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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltwalze für ein automatisiertes Fahrzeuggetriebe, mit einem um eine Drehachse drehbaren Schaltwalzenkörper, an dem wenigstens eine erste Schaltkontur ausgebildet ist, die sich über einen Umfangsabschnitt des Schaltwalzenkörpers erstreckt und an der ein erster Mitnehmer angreifen kann, der einem ersten Schaltkupplungspaket des Kraftfahrzeuggetriebes zugeordnet ist, wobei die erste Schaltkontur einen ersten Gangabschnitt aufweist, der einer ersten Schaltkupplungsposition des ersten Schaltkupplungspaketes zugeordnet ist, und einen zweiten Gangabschnitt aufweist, der von dem ersten Gangabschnitt um einen ersten Umfangsabstand beanstandet ist und der einer zweiten Schaltkupplungsposition des ersten Schaltkupplungspaketes zugeordnet ist.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Durchführen wenigstens einer Schaltung in einem Kraftfahrzeuggetriebe, das eine Schaltwalze aufweist, insbesondere eine Schaltwalze der o.g. Art, mit den folgenden Schritten, die von einem Ausgangszustand ausgehen, bei dem eine hohe Gangstufe in dem Kraftfahrzeuggetriebe eingelegt ist, wobei die Schaltwalze in einer ersten Drehrichtung verdreht wird, um die hohe Gangstufe auszulegen und wobei anschließend eine niedrige Gangstufe eingelegt wird, die sich von der hohen Gangstufe um mehr als zwei Gangstufensprünge unterscheidet.
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Kraftfahrzeuggetriebe, die mittels Schaltwalzen geschaltet werden, sind insbesondere automatisierte Getriebe in Vorgelegebauweise, also insbesondere automatisierte Schaltgetriebe mit einer einzelnen Trennkupplung zwischen einem Antriebsmotor und dem Getriebe, sowie sogenannte Doppelkupplungsgetriebe, die zwei parallele Leistungsübertragungsstränge aufweisen. Jeder der Leistungsübertragungsstränge beinhaltet dabei eine Trennkupplung und ein Teilgetriebe. Das eine Teilgetriebe ist den geraden Gangstufen zugeordnet, das andere Teilgetriebe den ungeraden Gangstufen. Durch überschneidende Betätigung der zwei Trennkupplungen können Gangwechsel zugkraftunterbrechungsfrei durchgeführt werden.
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In derartigen Kraftfahrzeuggetrieben sind benachbarte Gangstufen um einen Gangstufensprung voneinander beabstandet, also beispielsweise die Gangstufen 3 und 4 oder die Gangstufen 6 und 7.
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Bei Doppelkupplungsgetrieben, die mittels Schaltwalzen geschaltet werden, ist es bevorzugt, wenn jedem Teilgetriebe eine eigene Schaltwalze zugeordnet ist. In diesem Fall können die Gangstufen der zwei Teilgetriebe unabhängig voneinander ein- und ausgelegt werden.
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Hierdurch kann bei einer Leistungsübertragung über ein Teilgetriebe in dem anderen Teilgetriebe eine Anschlussgangstufe vorgewählt werden, indem diese Gangstufe in diesem anderen - passiven - Teilgetriebe mittels der zugeordneten Schaltwalze geschaltet wird.
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Bei einem Doppelkupplungsgetriebe, das aus dem Dokument
DE 10 2004 058 475 B4 bekannt ist, weist eine Schalteinrichtung für die zwei Teilgetriebe zwei Schaltwalzen auf, von denen eine Schaltwalze den Gangstufen R, 1, 2, 6 zugeordnet ist und von denen die andere Schaltwalze den Gangstufen 3, 4, 5 zugeordnet ist. Dabei weist jede der Schaltwalzen jeweils zwei Schaltkonturen auf, wobei die Schaltkonturen jeweils einem der zwei Teilgetriebe zugeordnet ist. Um zwei Gangstufen, die derselben Schaltwalze zugeordnet ist, gleichzeitig einlegen zu können, sind Gangabschnitte bzw. Gang-Umfangsabschnitte von zwei Steuerkurven einer Schaltwalze in einem Überlappungs-Umfangsabschnitt teilweise überlappend ausgebildet.
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Das Dokument
DE 10 2004 058 475 B4 befasst sich zudem mit der grundlegenden Problematik von Schaltwalzen-Schalteinrichtungen. Ein Hauptproblem ist es, dass die Gangstufen zueinander häufig nicht direkt frei wählbar sind, so dass nicht jeder Fahrerwunsch optimal erfüllt bzw. abgedeckt werden kann. Insbesondere gilt dies für sogenannte Mehrfachrückschaltungen, die beispielsweise von einem Fahrer angefordert werden, um einen Überholvorgang oder dergleichen einzuleiten, also beispielsweise Schaltungen 5-2, 6-3, 7-3, etc. In vielen Lösungen des Standes der Technik ist es dabei jeweils erforderlich, die dazwischenliegenden Gangstufen beim Verdrehen der Schaltwalze zwischenzeitlich einzulegen. Dies kostet zum einen Zeit, und belastet zudem die entsprechenden Synchronisierungen.
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In den Schaltwalzen des Dokumentes
DE 10 2004 058 475 B4 sind die Gangstufen dabei so auf die Steuerkurven verteilt, dass wenigstens eine direkte Mehrfachschaltung ausführbar ist.
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Beispielsweise sind Gangstufen 6 und 2 in einer Schaltkontur direkt benachbart zueinander angeordnet, und es ist keine Zwischengangstufe dazwischen mittels derselben Schaltwalze einzulegen.
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Das Dokument
DE 10 2004 058 475 B4 schlägt ferner für das Schalten bzw. Überspringen eines Rückwärtsganges vor, eine Steuerkurve mit einer Weiche auszustatten. Die Steuerung der Weiche kann über eine Hilfsenergie, bevorzugt über eine Federkraft erfolgen. Alternativ kann eine aktive Steuerung der Weiche über die andere Schaltwalze erfolgen, beispielsweise über eine Kopplung der Gangstellung des ersten Ganges.
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DE 101 28 854 A1 betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Gang-Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit wenigstens einem Steuerkurventräger, der wenigstens eine Steuerkurve aufweist, und wenigstens einem der Steuerkurve zugeordneten Kurvenfolger, wobei die Steuerkurve und der zugeordnete wenigstens eine Kurvenfolger relativ zueinander verstellbar sind unter Abtastung der Steuerkurve durch den Kurvenfolger, wobei jedem Gang des Gang-Wechselgetriebes wenigstens ein Kurvenfolger und wenigstens ein Eingelegt-Abschnitt und wenigstens ein Nicht-Eingelegt-Abschnitt und wenigstens ein diese Abschnitte verbindender Übergangs-Abschnitt der oder einer Steuerkurve zugeordnet ist, wobei die Schaltvorrichtung dafür vorgesehen ist, unter Vermittlung wenigstens einer zugeordneten Schalteinrichtung des Getriebes in Abhängigkeit von Abtastzuständen des wenigstens einen Kurvenfolgers Getriebegänge einzulegen und herauszunehmen, derart, dass für einen jeweiligen Getriebegang gilt.
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Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schaltwalze sowie ein verbessertes Verfahren zum Durchführen wenigstens einer Schaltung in einem Kraftfahrzeuggetriebe unter Verwendung einer Schaltwalze anzugeben, wobei insbesondere Schaltzeiten bei Mehrfachrückschaltungen optimiert werden können.
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Die obige Aufgabe wird zum einen gelöst durch eine Schaltwalze für ein automatisiertes Fahrzeuggetriebe, mit einem um eine Drehachse drehbaren Schaltwalzenkörper, an dem wenigstens eine erste Schaltkontur ausgebildet ist, die sich über einen Umfangsabschnitt des Schaltwalzenkörpers erstreckt und an der ein erster Mitnehmer angreifen kann, der einem ersten Schaltkupplungspaket des Kraftfahrzeuggetriebes zugeordnet ist, wobei die erste Schaltkontur einen ersten Gangabschnitt aufweist, der einer ersten Schaltkupplungsposition des ersten Schaltkupplungspaketes zugeordnet ist, und einen zweiten Gangabschnitt aufweist, der von dem ersten Gangabschnitt um einen ersten Umfangsabstand beabstandet ist und der einer zweiten Schaltkupplungsposition des ersten Schaltkupplungspaketes zugeordnet ist, wobei die erste Schaltkontur einen dritten Gangabschnitt aufweist, der der ersten Schaltkupplungsposition des ersten Schaltkupplungspaketes zugeordnet und in Umfangsrichtung so angeordnet ist, dass der zweite Gangabschnitt zwischen dem ersten Gangabschnitt und dem dritten Gangabschnitt angeordnet ist.
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Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Durchführen wenigstens einer Schaltung in einem Kraftfahrzeuggetriebe, das eine Schaltwalze aufweist, insbesondere eine Schaltwalze der erfindungsgemäßen Art, mit den folgenden Schritten, die von einem Ausgangszustand ausgehen, bei dem eine hohe Gangstufe in dem Kraftfahrzeuggetriebe eingelegt ist:
- - Verdrehen der Schaltwalze in einer ersten Drehrichtung, so dass die hohe Gangstufe ausgelegt wird;
- - Weiterdrehen der Schaltwalze in der ersten Drehrichtung, bis eine niedrige Gangstufe eingelegt ist, die sich von der hohen Gangstufe um mehr als zwei Gangstufensprünge unterscheidet; wobei die Schaltwalze so ausgebildet ist, dass zwischen dem Auslegen der hohen Gangstufe und dem Einlegen der niedrigeren Gangstufe keine Zwischengangstufe eingelegt wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Schaltwalze sind sowohl ein erster Gangabschnitt als auch ein dritter Gangabschnitt der ersten Schaltkupplungsposition des ersten Schaltkupplungspaketes und folglich der gleichen Gangstufe des Kraftfahrzeuggetriebes zugeordnet.
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Durch diese Maßnahme ist es möglich, aus einer Position, bei der eine Gangstufe entsprechend dem zweiten Gangabschnitt eingelegt ist, durch Verdrehen der Schaltwalze direkt den dritten Gangabschnitt auszuwählen.
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Der zweite Gangabschnitt ist dabei vorzugsweise einer hohen Gangstufe zugeordnet. Der erste und der dritte Gangabschnitt sind vorzugsweise einer niedrigen Gangstufe zugeordnet, die sich um mehr als zwei Gangstufensprünge von der hohen Gangstufe unterscheidet.
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Mit anderen Worten kann mit der erfindungsgemäßen Schaltwalze eine Mehrfachrückschaltung auf direkte Art und Weise erfolgen, indem aus dem zweiten Gangabschnitt direkt der dritte Gangabschnitt angewählt wird.
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Vorzugsweise ist die Schaltwalze für ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet und ist vorzugsweise ausschließlich geraden oder ausschließlich ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet. Ferner ist es bevorzugt, wenn der Umfangsabschnitt, über die sich die erste Schaltkontur erstreckt, kleiner ist als 360°. Hierdurch ist es möglich, einen Mitnehmer gegen ein Ende der Schaltkontur zu fahren, oder die Schaltwalze selbst über einen schaltwalzenfesten Anschlag gegen einen gehäusefesten Anschlag zu fahren, um beispielsweise die Schaltwalze zu kalibrieren bzw. zu referenzieren.
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Von besonderem Vorzug ist es, wenn die erste Schaltkupplungsposition einer hohen Gangstufe wie einer Gangstufe 7 oder 8 zugeordnet ist, und wenn die zweite Schaltkupplungsposition des ersten Schaltkupplungspaketes einer niedrigen Gangstufe des Kraftfahrzeuges zugeordnet ist, die in dem gleichen Teilgetriebe liegt. Ferner ist es bevorzugt, wenn die niedrige Gangstufe in diesem Fall um vier Gangstufensprünge von der hohen Gangstufe beabstandet ist, also beispielsweise der Gangstufe 4 oder der Gangstufe 3 zugeordnet ist. In diesem Fall kann durch Verdrehen der Schaltwalze von dem zweiten Gangabschnitt in den dritten Gangabschnitt eine Vier-Fach-Rückschaltung mit kurzen Schaltzeiten und kurzen Getriebe-Reaktionszeiten realisiert werden.
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Dies hat zum einen den Vorteil, dass sich für den Fahrer eine bessere Fahrbarkeit ergibt. Zum anderen kann jedoch eine Fahrstrategie auch so ausgelegt werden, dass generell in hohen Gangstufen gefahren wird, da jederzeit schnell auf niedrigere Gänge zugegriffen werden kann. Insgesamt ergibt sich eine Funktionserhöhung bei gleichzeitiger Kosteneffizienz und hoher Betriebssicherheit.
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Zudem kann ein unnötiges Einlegen von Gangstufen und das damit einhergehende Betätigen von Synchronisierungen vermieden werden.
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Ferner können lange Kupplungsschlupfzeiten und folglich unnötige Bauteilbelastungen vermieden werden. Die Betriebssicherheit wird bei gleichzeitiger Erhöhung der Funktionalität erhöht.
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Bei der erfindungsgemäßen Schaltwalze ist von besonderem Vorteil, wenn der dritte Gangabschnitt von dem zweiten Gangabschnitt um einen zweiten Umfangsabstand beabstandet ist, der kleiner ist als der erste Umfangsabstand.
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Bei dieser Ausführungsform kann die Schaltzeit noch weiter reduziert werden.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn an dem Schaltwalzenkörper wenigstens eine zweite Schaltkontur ausgebildet ist, die sich über einen Umfangsabschnitt erstreckt und an der ein zweiter Mitnehmer angreifen kann, der einem zweiten Schaltkupplungspaket des Kraftfahrzeuggetriebes zugeordnet ist, wobei die zweite Schaltkontur einen vierten Gangabschnitt aufweist, der einer ersten Schaltkupplungsposition des zweiten Schaltkupplungspaketes zugeordnet ist.
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Der Umfangsabschnitt, über den sich die zweite Schaltkontur erstreckt, ist vorzugsweise identisch zu dem Umfangsabschnitt, über den sich die erste Schaltkontur erstreckt.
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Das erste und das zweite Schaltkupplungspaket sind vorzugsweise jeweils ausschließlich geraden Gangstufen oder ausschließlich ungeraden Gangstufen zugeordnet.
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Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn der vierte Gangabschnitt in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Gangabschnitt und dem zweiten Gangabschnitt angeordnet ist oder wenn der vierte Gangabschnitt in Umfangsrichtung zwischen dem zweiten Gangabschnitt und dem dritten Gangabschnitt angeordnet ist.
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In der einen Alternative ist der vierte Gangabschnitt beispielsweise einer mittleren Gangstufe zugeordnet, wie der Gangstufe 6 oder der Gangstufe 5, wobei dem ersten Gangabschnitt eine niedrige Gangstufe zugeordnet ist, wie beispielsweise die Gangstufe 4 oder die Gangstufe 3, und wobei dem zweiten Gangabschnitt eine hohe Gangstufe zugeordnet ist, wie beispielsweise die Gangstufe 8 oder die Gangstufe 7. In der zweiten Alternative ist der vierte Gangabschnitt insbesondere einer hohen Gangstufe zugeordnet, wie beispielsweise der Gangstufe 7, wobei der zweite Gangabschnitt einer mittleren Gangstufe zugeordnet ist, wie beispielsweise der Gangstufe 5 und wobei der dritte Gangabschnitt einer niedrigen Gangstufe zugeordnet ist, wie beispielsweise der Gangstufe 3.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die zweite Schaltkupplung in einer Umfangsposition, die dem dritten Gangabschnitt entspricht, einen Neutralabschnitt auf.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn zwischen dem vierten Gangabschnitt und einer dem dritten Gangabschnitt entsprechenden Umfangsposition ein durchgehender Neutralabschnitt ausgebildet ist.
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Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn an dem Schaltwalzenkörper im Bereich des zweiten Gangabschnittes und/oder im Bereich des vierten Gangabschnittes eine Schaltkonturweiche angeordnet ist, die so ausgebildet ist, dass der zugeordnete Mitnehmer in einer ersten Drehrichtung bei Erreichen des zweiten Gangabschnittes oder des vierten Gangabschnittes zwangsweise in den zweiten Gangabschnitt oder in den vierten Gangabschnitt versetzt wird, wobei der zugeordnete Mitnehmer in einer entgegengesetzten zweiten Drehrichtung bei Erreichen des zweiten Gangabschnittes oder des vierten Gangabschnittes an dem zweiten Gangabschnitt vorbei oder an dem vierten Gangabschnitt vorbeigeführt wird.
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Durch diese Maßnahme ist es möglich, nach einer Mehrfachrückschaltung anschließend wieder einfache Hochschaltungen durchführen zu können, ohne zwischenzeitlich eine Mehrfachhochschaltung durchführen zu müssen.
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Mit anderen Worten kann der zweite Gangabschnitt beispielsweise einer hohen Gangstufe zugeordnet sein, die in der ersten Drehrichtung eingelegt wird. Ausgehend von dem zweiten Gangabschnitt kann anschließend der dritte Gangabschnitt eingelegt werden, um die Mehrfachrückschaltung durchzuführen. Aus dem dritten Gangabschnitt kann dann der Mitnehmer an dem zweiten Gangabschnitt vorbeigeführt werden, ohne die hohe Gangstufe wieder einführen zu müssen, um anschließend einfache Hochschaltungen durchführen zu können, beispielsweise in eine mittlere Gangstufe.
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Gleiches gilt für den Fall, dass die hohe Gangstufe durch den vierten Gangabschnitt gebildet ist, und zwar an der zweiten Schaltkontur.
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Die Schaltkonturweiche kann eine passive Weiche sein, die beispielsweise in eine Weichenposition vorgespannt ist, bei der in der ersten Drehrichtung die jeweilige Gangstufe eingelegt wird. In der zweiten Drehrichtung kann die so vorgespannte Weiche dann mittels des Mitnehmers gegen die Federvorspannung in die zweite Weichenposition versetzbar sein, durch die ein Vorbeifahren an dem zweiten bzw. dem vierten Gangabschnitt möglich ist.
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Passive Weichen können jedoch unzuverlässig und geräuschbehaftet sein, so dass sich ggf. eine fehlende Betriebssicherheit und/oder NVH-Probleme ergeben.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist an dem Schaltwalzenkörper im Bereich eines Gangabschnittes eine Schaltkonturweiche angeordnet, die mittels eines in die Schaltwalze integrierten Weichengetriebes zwischen einer ersten Weichenposition und einer zweiten Weichenposition versetzbar ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die Schaltkonturweiche „aktiv“ ausgebildet, d.h. wird mittels eines Weichengetriebes versetzt. Dieses ist zudem in die Schaltwalze integriert, so dass sich eine kompakte Bauweise bei geringen Kosten ergibt.
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Die Schaltkonturweiche wird vorzugsweise nicht von einem Mitnehmer betätigt. Insbesondere erfolgt die Betätigung in eine Richtung mittels des Weichengetriebes, das zu diesem Zweck unidirektional ausgebildet sein kann. Bevorzugt ist es jedoch, wenn das Weichengetriebe die Schaltkonturweiche aktiv sowohl von der ersten in die zweite als auch von der zweiten in die erste Weichenposition versetzt.
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Durch diese Maßnahme kann die Schaltkonturweiche so ausgebildet sein, dass der Mitnehmer bei Verdrehung der Schaltwalze nicht gegen Weichenelemente anschlägt. Dies kann dazu führen, dass Geräuschprobleme wie bei passiven Weichen vermieden werden können.
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Von besonderem Vorzug ist es, wenn das Weichengetriebe einen Rotations-Translationswandler aufweist, der Relativverdrehungen zwischen der Schaltwalze und einem Gehäuse in Bewegungen eines Weichenelementes umsetzt, das in die Schaltkontur ragt und das an der Schaltwalze zwischen der ersten Weichenposition und der zweiten Weichenposition versetzbar gelagert ist, insbesondere in einer Richtung quer zu der Schaltkontur, insbesondere axial.
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Durch den Rotations-Translationswandler können die Drehbewegungen der Schaltwalzen in lineare Bewegungen umgesetzt werden, die quer zu der Schaltkontur verlaufen. Auf diese Weise kann in der ersten Weichenposition gewährleistet werden, dass eine zugeordnete Gangstufe bei Erreichen eines Gangabschnittes eingelegt wird. In der zweiten Weichenposition kann ein Mitnehmer an einem Gangabschnitt vorbeigeführt werden, so dass die zugeordnete Gangstufe nicht eingelegt wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Rotations-Translationswandler eine Getriebewalze auf, die fest, insbesondere koaxial, mit einer Schaltwalzenwelle verbunden ist, an der die Schaltwalze drehbar gelagert ist, wobei die Getriebewalze eine Weichenkontur aufweist, in die ein Koppelelement greift, das mit dem Weichenelement gekoppelt ist.
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Die Getriebewalze bildet quasi eine innere bzw. „kleine“ Schaltwalze zum Betätigen des Weichenelementes.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Getriebewalze radial innerhalb der Schaltkontur angeordnet ist, insbesondere axial ausgerichtet hiermit.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Rotations-Translationswandler eine Weichenkontur mit einer ersten Weichenflanke zum Einrichten der ersten Weichenposition und mit einer zweiten Weichenflanke zum Einrichten der zweiten Weichenposition aufweist, wobei die erste Weichenflanke und die zweite Weichenflanke in Umfangsrichtung beabstandet voneinander angeordnet sind.
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Hierdurch wird erreicht, dass in einer Drehrichtung das Überführen des Weichenelementes in die erste Weichenposition erst dann erfolgt, wenn ein Mitnehmer bereits an dem zugeordneten Gangabschnitt vorbeigefahren ist. Andererseits kann erreicht werden, dass das Weichenelement in der anderen Drehrichtung in der ersten Weichenposition verbleibt, um einen Mitnehmer zwangsweise in einen Gangabschnitt hineinzuführen, wobei ein Überführen in die zweite Weichenposition mittels der zweiten Weichenflanke erst dann erfolgt, nachdem die Gangstufe wieder ausgelegt worden ist.
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Vorzugsweise weist die Weichenkontur im Anschluss an die Weichenflanken jeweils im Wesentlichen in Umfangsrichtung ausgerichtete Anschlusskonturabschnitte auf, in denen das Koppelelement zwangsgeführt wird, wenn ein Mitnehmer sich in anderen Relativpositionen als dem zugeordneten Gangabschnitt befindet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorteilhaft, wenn eine Zwischengangstufe mittels der Schaltwalze einlegbar ist, indem die Schaltwalze aus dem Ausgangszustand in eine zweite Drehrichtung verdreht wird.
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Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn die Zwischengangstufe einer mittleren Gangstufe zugeordnet ist, die vorzugsweise um zwei Gangstufensprünge von der hohen Gangstufe und um zwei Gangstufensprünge von der niedrigen Gangstufe beabstandet ist. Beispielsweise ist die hohe Gangstufe die Gangstufe 8 oder 7, die niedrige Gangstufe ist die Gangstufe 4 oder 3, und die Zwischengangstufe ist vorzugsweise die Gangstufe 6 oder 5.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die hohe Gangstufe eingelegt, indem die Schaltwalze aus einem Zustand, bei dem die Zwischengangstufe eingelegt ist, in der ersten Drehrichtung verdreht wird.
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Eine derartige Verdrehung entspricht einem normalen Hochschaltvorgang innerhalb eines Teilgetriebes, wenn beispielsweise Leistung in einem anderen Teilgetriebe auf einer Gangstufe übertragen wird, die zwischen der hohen Gangstufe und der Zwischengangstufe liegt.
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Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn die Schaltwalze so ausgebildet ist, dass bei einem Verdrehen der Schaltwalze in der zweiten Drehrichtung ausgehend von dem Zustand, bei dem die niedrige Gangstufe eingelegt ist, die Zwischengangstufe eingelegt wird, ohne dass dazwischen die hohe Gangstufe eingelegt wird.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Schaltwalze vorzugsweise mit einer Schaltkonturweiche ausgestattet, die dafür sorgt, dass die hohe Gangstufe nicht eingelegt werden muss, um ausgehend von der niedrigen Gangstufe in die Zwischengangstufe hochzuschalten.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges mit einer schematischen Abwicklung einer Schaltwalze eines Teilgetriebes;
- 2 eine schematische Abwicklung einer Schaltwalze des anderen Teilgetriebes des Antriebsstranges der 1;
- 3 eine der 1 vergleichbare Darstellung einer schematischen Abwicklung einer Schaltwalze, wobei an einem Gangabschnitt eine Schaltkonturweiche ausgebildet ist;
- 4 eine der 2 vergleichbare schematische Abwicklung einer zweiten Schaltwalze, wobei an einem Gangabschnitt eine Schaltkonturweiche ausgebildet ist;
- 5 eine schematische Abwicklung der erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Schaltwalze, wobei an einem Gangabschnitt eine aktive Schaltkonturweiche ausgebildet ist;
- 6 einen Ausschnitt aus der Darstellung der 5 bei einem Einlegen einer Gangstufe über den zugeordneten Gangabschnitt;
- 7 eine der 6 vergleichbare Darstellung bei Erreichen der eingelegten Gangstufe, wobei in einem Weichengetriebe eine zweite Weichenflanke erreicht ist;
- 8 eine Situation, wobei die Schaltkonturweiche aktiv aufgrund einer zweiten Weichenflanke in Richtung einer zweiten Weichenposition versetzt wird;
- 9 eine Situation, wobei die zweite Weichenstellung erreicht ist;
- 10 eine Situation, wobei die Schaltkonturweiche in der zweiten Weichenposition verbleibt und eine niedrige Gangstufe eingelegt ist;
- 11 eine Situation, wobei die Schaltwalze aus der in 10 gezeigten Darstellung in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird, wobei ein Mitnehmer an dem Gangabschnitt vorbeigeführt wird, da sich die Schaltkonturweiche in der zweiten Weichenposition befindet;
- 12 eine Situation, bei der ein Koppelelement eine erste Weichenflanke erreicht;
- 13 eine Darstellung, bei der aufgrund der ersten Weichenflanke die Schaltkonturweiche zurück in die erste Weichenposition versetzt wird;
- 14 einen Zustand, bei dem die Schaltkonturweiche in die erste Weichenposition zurückversetzt ist und wobei eine Zwischengangstufe eingelegt ist;
- 15 eine perspektivische Ansicht einer Schaltwalze mit zwei Schaltkonturen und einer aktiven Schaltkonturweiche;
- 16 eine Längsschnittansicht durch die Schaltwalze der 15 entlang A-A`;
- 17 eine Querschnittsansicht durch die Schaltwalze der 16 entlang B-B`;
- 18 eine Darstellung einer Getriebewalze für eine Schaltkonturweiche von schräg vorne;
- 19 eine perspektivische Darstellung der Getriebewalze der 18 von schräg hinten.
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1 zeigt in schematischer Form einen Antriebsstrang 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen.
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Der Antriebsstrang 10 weist einen Antriebsmotor 12 auf, der beispielsweise als Verbrennungsmotor oder als Hybridantrieb ausgebildet sein kann. Ferner beinhaltet der Antriebsstrang 10 eine Kupplungsanordnung 14, die vorliegend als Doppelkupplungsanordnung ausgebildet ist. Der Antriebsstrang 10 weist ferner ein Vorgelegegetriebe in Stirnradbauweise auf, das eine Mehrzahl von Vorwärtsgangstufen und in der Regel wenigstens eine Rückwärtsgangstufe aufweist. Vorliegend ist das Getriebe in ein erstes Teilgetriebe 16 und ein zweites Teilgetriebe 18 unterteilt, wobei das erste Teilgetriebe 16 den ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist und der Rückwärtsgangstufe, und wobei das zweite Teilgetriebe 18 den geraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist.
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Die ersten und zweiten Teilgetriebe 16, 18 sind jeweils über eine der Kupplungen der Doppelkupplungsanordnung mit dem Antriebsmotor 12 verbunden. Ein Ausgang der ersten und zweiten Teilgetriebe 16, 18 ist mit einem Eingangsglied eines Differentials 20 verbunden, mittels dessen Antriebsleistung auf angetriebene Räder 22L, 22R verteilbar ist.
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Das erste Teilgetriebe 16 weist eine erste Schaltwalze 24 auf, und das zweite Teilgetriebe 18 weist eine zweite Schaltwalze 26 auf.
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1 zeigt in schematischer Form ferner eine Abwicklung der zweiten Schaltwalze 26.
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Die zweite Schaltwalze 26 ist zwei Schaltkupplungspaketen A, C des zweiten Teilgetriebes 18 zugeordnet (Synchro A, Synchro C).
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Diese Schaltkupplungspakete, wie auch sämtliche nachstehend genannten Schaltkupplungspakete, weisen jeweils eine oder zwei Schaltkupplungen auf und sind mittels eines Betätigungsgliedes wie einer Schaltmuffe betätigbar, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Jedem Schaltkupplungspaket sind folglich ein oder zwei Losräder zugeordnet, wobei die Schaltkupplung(en) dazu dient bzw. dienen, das zugeordnete Losrad mit der Welle zu verbinden, an der das Losrad drehbar gelagert ist. Jedes Schaltkupplungspaket weist eine Neutrallinie N und eine oder zwei Schaltkupplungspositionen auf.
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Das Schaltkupplungspaket A („Synchro A“) ist den Vorwärtsgangstufen 2 und 6 zugeordnet. Dem Schaltkupplungspaket A ist dabei an der zweiten Schaltwalze 26 eine Schaltkontur 28 zugeordnet. Die Schaltkontur 28 erstreckt sich entlang einer Neutrallinie N entsprechend der Neutralposition des Schaltkupplungspaketes A und weist vorliegend zwei Gangabschnitte G2 und G6 auf. Der Gangabschnitt G2 liegt am Ende der Abwicklung der zweiten Schaltwalze 26, also beispielsweise etwa bei 0° und ist der zweiten Schaltkupplungsposition A2 des Schaltkupplungspaketes A zugeordnet. Der Gangabschnitt G6 ist der Vorwärtsgangstufe 6 zugeordnet und ist ferner der Schaltkupplungsposition A1 des Schaltkupplungspaketes A zugewiesen. Der Gangabschnitt G6 liegt beispielsweise etwa bei 150 bis 160° der Abwicklung der zweiten Schaltwalze 26.
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Ferner ist in axialer Richtung neben der Schaltkontur 28 eine weitere Schaltkontur 30 an der zweiten Schaltwalze 26 ausgebildet, wobei die weitere Schaltkontur 30 den Vorwärtsgangstufen 4 und 8 zugeordnet ist. Die weitere Schaltkontur 30 ist entlang einer Neutrallinie N ausgerichtet und weist einen Gangabschnitt G4 auf, der einer Schaltkupplungsposition C1 des Schaltkupplungspaketes C entspricht. Der Gangabschnitt G4 liegt beispielsweise etwa bei 80°. Ferner beinhaltet die Schaltkontur 30 einen Gangabschnitt G8, der der zweiten Schaltkupplungsposition C2 des Schaltkupplungspaketes C zugeordnet ist und beispielweise etwa bei 250° liegt.
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In der Schaltkontur 28 ist ein Mitnehmer 34 geführt, der als Gleitstein oder Ähnliches ausgebildet ist, der in radialer Draufsicht etwa rautenförmig ausgebildet sein kann. Der Mitnehmer 34 ist in einer axialen Richtung des zweiten Teilgetriebes 18 mit einer Schaltmuffe des Schaltkupplungspaketes A starr gekoppelt. Ein entsprechender Mitnehmer 36 ist mit einer Schaltmuffe des Schaltkupplungspaketes C in axialer Richtung gekoppelt und greift in die weitere Schaltkontur 30.
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Die Schaltkonturen 28, 30 erstrecken sich über einen Umfangsabschnitt 32 von beispielsweise etwa 330°, wobei der Umfangsabschnitt 32 vorzugsweise kleiner ist als 360°. Demzufolge sind die Schaltkonturen 28, 30 in Umfangsrichtung jeweils mit zwei Enden versehen, über die die Schaltwalzen jeweils kalibriert bzw. referenziert werden können, indem ein Mitnehmer gegen den Anschlag gefahren wird.
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Der Gangabschnitt G4 bildet vorliegend einen ersten Gangabschnitt, und der Gangabschnitt G8 bildet vorliegend einen zweiten Gangabschnitt, wobei der erste und der zweite Gangabschnitt um einen ersten Umfangsabstand 38 voneinander beabstandet sind. In Umfangsrichtung gesehen liegt der Gangabschnitt G6 der Schaltkontur 28 (= vierter Gangabschnitt) zwischen den Gangabschnitten G4 und G8.
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Für eine Mehrfachrückschaltung von der Vorwärtsgangstufe 8 in die Gangstufe 4 wäre es normalerweise notwendig, die zweite Schaltwalze 26 so zu verdrehen, dass zunächst die Gangstufe 6 mittels des Gangabschnittes G6 eingelegt wird, und anschließend erst die Gangstufe 4 mittels des Gangabschnittes G4.
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Vorliegend beinhaltet die Schaltkontur 30 jedoch einen weiteren (dritten) Gangabschnitt G4', der ebenfalls der ersten Schaltkupplungsposition C1 des Schaltkupplungspaketes C zugeordnet ist, und folglich ebenfalls der Gangstufe 4.
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Der dritte Gangabschnitt G4' liegt beispielsweise etwa bei 330°. Der zweite Gangabschnitt G8 ist in Umfangsrichtung gesehen zwischen dem ersten Gangabschnitt G4 und dem dritten Gangabschnitt G4' angeordnet.
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Der zweite Gangabschnitt G8 ist gegenüber dem dritten Gangabschnitt G4' um einen zweiten Umfangsabstand 40 beabstandet, der kleiner ist als der erste Umfangsabstand 38. Ferner ist innerhalb des Umfangsabstandes 40 an der anderen Schaltkontur, d.h. an der Schaltkontur 28 ein Neutralabschnitt vorgesehen. Insbesondere ist innerhalb des Umfangsabstandes 40 zwischen dem zweiten Gangabschnitt G8 und dem dritten Gangabschnitt G4' an der anderen Schaltkontur 28 kein Gangabschnitt vorhanden.
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Eine Mehrfachrückschaltung aus der Gangstufe 8 kann folglich erfolgen, indem die zweite Schaltwalze 26 so verdreht wird, dass ein in der Schaltkontur 30 geführter Mitnehmer 36 aus dem Gangabschnitt G8 in den Gangabschnitt G4' überführt wird. Folglich kann eine Mehrfachrückschaltung über vier Gangstufensprünge innerhalb kürzester Zeit erfolgen, indem die Schaltwalze lediglich um den Umfangsabstand 40 verdreht wird, wobei dies gleichzeitig ein Auslegen der Vorwärtsgangstufe 8 und ein Einlegen der Vorwärtsgangstufe 4 mit sich bringt.
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2 zeigt eine Abwicklung der ersten Schaltwalze 24, wie es in 1 bei II angedeutet ist.
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Die erste Schaltwalze 24 weist eine Schaltkontur 44 auf, die einem Schaltkupplungspaket B für die Gangstufe 5 zugeordnet ist. Ferner weist die erste Schaltwalze 24 eine Schaltkontur 46 auf, die einem Schaltkupplungspaket D für die Vorwärtsgangstufen 7 und 3 zugeordnet ist. Schließlich weist die erste Schaltwalze 24 eine Schaltkontur 48 auf, die einem Schaltkupplungspaket E für die Vorwärtsgangstufe 1 und für eine Rückwärtsgangstufe R zugeordnet ist.
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In die Schaltkontur 44 greift ein Mitnehmer 50, der mit einer Schaltmuffe des Schaltkupplungspaketes B gekoppelt ist. In die Schaltkontur 46 greift ein Mitnehmer 52, der mit einer Schaltmuffe des Schaltkupplungspaketes D gekoppelt ist, und in die Schaltkontur 48 greift ein Mitnehmer 54, der mit einer Schaltmuffe des Schaltkupplungspaketes E gekoppelt ist.
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Die Schaltkontur 44 weist einen Gangabschnitt G5 auf, der der Vorwärtsgangstufe 5 zugeordnet ist und beispielsweise bei etwa 190° liegt. Der Gangabschnitt G5 ist einer Schaltkupplungsposition B2 des Schaltkupplungspaketes B zugeordnet. Das Schaltkupplungspaket B weist vorliegend keine zweite Schaltkupplungsposition auf und ist nur der Vorwärtsgangstufe 5 zugeordnet, könnte jedoch auch zusätzlich einer Gangstufe 9 zugeordnet sein. Die Schaltkontur 44 ist außerhalb des Gangabschnittes G5 generell entlang einer Neutrallinie N ausgerichtet.
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Die Schaltkontur 46 beinhaltet einen Gangabschnitt G3, der einer ersten Schaltkupplungsposition D1 des Schaltkupplungspaketes D zugeordnet ist und etwa bei 120° liegt. Ferner weist die Schaltkontur 46 einen Gangabschnitt G7 auf, der etwa bei 250° liegt und einer zweiten Schaltkupplungsposition D2 des Schaltkupplungspaketes D zugeordnet ist.
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Die Schaltkontur 48 weist einen Gangabschnitt G1 auf, der beispielsweise etwa bei 60° liegt und einer ersten Schaltkupplungsposition E1 des Schaltkupplungspaketes E zugeordnet ist. Ferner beinhaltet die Schaltkontur 48 einen Gangabschnitt GR, der einer zweiten Schaltkupplungsposition E2 des Schaltkupplungspaketes E zugeordnet ist und beispielsweise etwa bei 0° liegt.
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Die Schaltkonturen 44, 48 weisen außerhalb der genannten Gangabschnitte lediglich Neutralabschnitte auf.
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Bei der Schaltkontur 46 ist jedoch ein weiterer Gangabschnitt G3' vorgesehen, der beispielsweise etwa bei 330° liegt und der der ersten Schaltkupplungsposition D1 des Schaltkupplungspaketes D zugeordnet ist, also auch der Vorwärtsgangstufe 3.
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Auch mittels der Schaltwalze 24 lässt sich eine Mehrfachrückschaltung von der Gangstufe 7 in die Gangstufe 3 auf relativ einfache Weise ausführen, indem die Schaltwalze so verdreht wird, dass der zugeordnete Mitnehmer 52 aus dem Gangabschnitt G7 in den Gangabschnitt G3' überführt wird.
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Die Gangabschnitte G7, G3' sind um einen Umfangsabstand 58 voneinander beabstandet, der kleiner ist als ein Umfangsabstand 56, der zwischen den Gangabschnitten G7, G3 liegt.
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Ferner weist keine der anderen Schaltkonturen 44, 48 innerhalb des Umfangsabstandes 58 einen Gangabschnitt auf. Vielmehr beinhalten die Schaltkonturen 44, 48 innerhalb des Umfangsabstandes 58 nur einen Neutralabschnitt.
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Zwischen dem Gangabschnitt G7 und dem Gangabschnitt G3 ist hingegen an der Schaltkontur 44 ein Gangabschnitt G5 für die Vorwärtsgangstufe 5 angeordnet, und zwar in Umfangsrichtung gesehen.
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Der Gangabschnitt G3 bildet vorliegend einen ersten Gangabschnitt, der Gangabschnitt G7 bildet einen zweiten Gangabschnitt und der Gangabschnitt G3' bildet einen dritten Gangabschnitt, wobei der Gangabschnitt G5 einen vierten Gangabschnitt bildet.
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Mittels der Schaltwalzen 24, 26 können Mehrfachrückschaltungen von 8 nach 4 oder von 7 nach 3, die jeweils als Vierfachrückschaltungen ausgebildet sind, schnell und effizient und ohne Belastung von dazwischenliegenden Synchronisierungen durchgeführt werden. Dies gelingt in beiden Fällen durch eine Art Schaltkonturverlängerung und dadurch, dass einer Schaltkontur die niedrige Gangstufe der Mehrfachrückschaltung über zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Gangabschnitte G4, G4' bzw. G3, G3' eingelegt werden kann.
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Die Mitnehmer, die einer Schaltwalze zugeordnet sind, liegen vorzugsweise auf der gleichen Umfangsposition, wie es bspw. in 1 für die Mitnehmer 34, 36 bei a gezeigt ist. Ein Verdrehen der Schaltwalze führt dazu, dass die Mitnehmer immer noch auf der gleichen Position sind, jedoch in anderen Gangabschnitten oder in einem anderen Neutralabschnitt, wie es in 1 bei b gezeigt ist.
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Die Mitnehmer einer Schaltwalze können jedoch auch in Umfangsrichtung versetzt zueinander sein. In diesem Fall würden auch die Schaltkonturen entsprechend zueinander versetzt werden. Insofern stellen die Darstellungen der 1 und 2 und auch die nachfolgenden Darstellungen jeweils „normierte“ Abwicklungen dar, die aus Gründen einer vereinfachten Darstellung davon ausgehen, dass die Mitnehmer in Umfangsrichtung auf der gleichen Position liegen.
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3 zeigt eine Abwicklung einer Schaltwalze 26a, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Schaltwalze 26 der 1 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
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Bei der Schaltwalze 26a ist dem Gangabschnitt G8 eine Schaltkonturweiche 62 zugeordnet. Die Schaltkonturweiche 62 ist so ausgebildet, dass der Mitnehmer 36 bei einer Verdrehung der Schaltwalze 26a in einer ersten Drehrichtung bei Annäherung an den Gangabschnitt G8 in den Gangabschnitt G8 überführt wird, so dass die Vorwärtsgangstufe 8 eingelegt wird. Wenn die Schaltwalze 26a aus dieser Position in die entgegengesetzte Richtung, die zweite Drehrichtung 68 verdreht wird, wird anschließend die Vorwärtsgangstufe 6 mittels des Mitnehmers 34 eingelegt.
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Wenn hingegen aus der Position, bei der die Vorwärtsgangstufe 8 eingelegt ist, die Schaltwalze 26a in der ersten Drehrichtung 66 weitergedreht wird, gelangt der Mitnehmer 36 in den Bereich des Gangabschnittes G4', wodurch eine Mehrfachrückschaltung ausgeführt wird.
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Bei einem Zurückdrehen in der zweiten Drehrichtung 68 aus G4' wirkt die Schaltkonturweiche 62 so, dass der Mitnehmer 36 an dem Gangabschnitt G8 vorbeigeführt wird, also auf der Neutrallinie N verbleibt und nicht in den Gangabschnitt G8 überführt wird. Mit anderen Worten kann die Schaltwalze 26a so verdreht werden, dass aus der Position des Gangabschnittes G4' in Richtung der Anschlussgangstufe 6 die Gangstufe 8 nicht eingelegt werden muss. Hierdurch kann deren Synchronisierung geschont werden und es kann ein schnelleres einfaches Wiederhochschalten nach einer Mehrfachrückschaltung erfolgen.
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4 zeigt eine Abwicklung einer Schaltwalze 24a, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Schaltwalze 24 der 2 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
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Ähnlich wie bei der Schaltwalze 26a ist dem Gangabschnitt G7 der Schaltkontur 46 bei der Schaltwalze 24a eine Schaltkonturweiche 64 zugeordnet, die hinsichtlich der Funktion identisch ist zu der Schaltkonturweiche 62 der 3. Mit anderen Worten wird ein Mitnehmer 52 innerhalb der Schaltkontur 46 bei einem Verdrehen der Schaltwalze 24a in der ersten Drehrichtung 66 in den Gangabschnitt G7 überführt, um auf diese Weise die Vorwärtsgangstufe 7 einzulegen. Bei einem Weiterdrehen erfolgt eine Mehrfachrückschaltung, wobei der Mitnehmer 52 in den Gangabschnitt G3' gelangt. Bei einem anschließenden Hochschalten wird der Mitnehmer 52 aufgrund der Schaltkonturweiche 64 an dem Gangabschnitt G7 vorbeigeführt, um anschließend direkt die Vorwärtsgangstufe 5 mittels des Gangabschnittes G5 einlegen zu können.
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Die Schaltkonturweichen 62, 64 können jeweils konstruktiv identisch aufgebaut sein. Die Schaltkonturweichen 62, 64 können jeweils als passive Weichen ausgebildet sein, die bspw. in eine Position vorgespannt sind, bei der der Mitnehmer aus der Neutralstellung in den Gangabschnitt G8 überführt wird, wenn die Schaltwalze in der ersten Drehrichtung 66 verdreht wird.
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Bei der Ausgestaltung als passive Weiche kann bspw. ein Weichenelement, das mittels elastischer Vorspannung in die erste Weichenposition vorgespannt ist, mittels des Mitnehmers 36 / 52 aus der ersten Weichenposition in eine zweite Weichenposition versetzt werden, aufgrund der der Mitnehmer 36 / 52 an dem Gangabschnitt G8 vorbeigeführt werden kann. Wenn der Mitnehmer vorbeigeführt ist, kann die Schaltkonturweiche wieder in die erste Weichenposition versetzt werden, und zwar mittels der in axialer Richtung ausgerichteten Vorspannung auf das Weichenelement.
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Ferner erstrecken sich die Schaltkonturen 28, 30, 44, 46, 48 jeweils über den Umfangsabschnitt 32. Die Schaltwalzen 24, 26 bzw. 24a, 26a sind jeweils unterschiedlichen ersten und zweiten Teilgetrieben 16, 18 zugeordnet. Bei den Schaltwalzen 24, 26, 24a, 26a sind die Schaltkupplungspakete A bis E so ausgebildet, dass sie jeweils keine aufeinanderfolgenden Gangstufen innerhalb des jeweiligen Teilgetriebes bedienen.
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Beispielhaft ist die Schaltkontur 28 den Vorwärtsgangstufen 2, 6 zugeordnet, die Schaltkontur 30 ist den Gangstufen 4, 8 zugeordnet, die Schaltkontur 44 ist der Gangstufe 5 zugeordnet, die Schaltkontur 46 ist den Gangstufe 3, 7 zugeordnet, und die Schaltkontur 48 ist den Gangstufen 1, R zugeordnet.
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Bei den Schaltwalzen der 1 bis 4 werden die oben beschriebenen Mehrfachrückschaltungen, bspw. von 8 nach 4 oder von 7 nach 3, jeweils dadurch ausgeführt, dass ein Mitnehmer innerhalb einer Schaltkontur aus einem ersten Gangabschnitt in einen weiteren Gangabschnitt überführt wird. Im Falle der Schaltwalzen 26, 26a erfolgt die Mehrfachrückschaltung 8 nach 4 ausschließlich unter Verwendung der einen Schaltkontur 30. Bei den Schaltwalzen 24, 24a erfolgt eine Mehrfachrückschaltung von 7 nach 3 ausschließlich unter Verwendung der einen Schaltkontur 46.
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Es ist jedoch generell auch denkbar, Schaltwalzen so auszugestalten, dass Mehrfachrückschaltungen, insbesondere Vierfach-Rückschaltungen unter Verwendung von zwei benachbarten Schaltkonturen realisiert werden. Beispielsweise könnte im Falle der Schaltwalze 24 eine Schaltkontur den Gangstufen 3, 5 zugeordnet sein, und eine weitere Schaltkontur der Gangstufe 7, so dass eine Mehrfachrückschaltung von 7 nach 3 unter Verwendung von zwei Schaltkonturen erfolgt.
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Generell ist auch denkbar, die Gangstufen des Doppelkupplungsgetriebes so auf zwei Schaltwalzen zu verteilen, dass beiden Schaltwalzen jeweils sowohl gerade als auch ungerade Vorwärtsgangstufen zugeordnet sind. Mehrfachrückschaltungen der oben beschriebenen Art erfolgen dabei jedoch in jedem Falle unter Verwendung von einer einzelnen Schaltwalze, und zwar vorzugsweise wie bei den obigen Beispielen auch innerhalb eines der beiden Teilgetriebe.
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In 5 ist eine weitere schematische Abwicklung einer Schaltwalze 24b dargestellt.
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Die Schaltwalze 24b weist eine Schaltkontur 44b auf, der ein erster Gangabschnitt G3b und ein zweiter Gangabschnitt G5b zugeordnet sind. Der Gangabschnitt G3b liegt etwa bei 90° auf der Abwicklung. Der Gangabschnitt G5b liegt beispielsweise etwa bei 180°.
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Ferner beinhaltet die Schaltwalze 24b eine zweite Schaltkontur 46b, die den Vorwärtsgangstufen 1 und 7 zugeordnet ist. Insofern weist die Schaltkontur 46b einen Gangabschnitt G1 b auf, der etwa bei 0° liegt, sowie einen Gangabschnitt G7b, der beispielsweise etwa bei 270° liegt.
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Die erste Schaltkontur 44b weist ferner einen weiteren Gangabschnitt G3b' auf, der beispielsweise nahe bei 360° liegt und der ebenfalls zum Einlegen der Vorwärtsgangstufe 3 dient. Der Gangabschnitt G7b ist in Umfangsabschnitt gesehen zwischen den Gangabschnitten G5b und G3b' angeordnet.
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Bei der Schaltwalze 24b können die dieser Schaltwalze zugeordneten Vorwärtsgangstufen 1, 3, 5, 7 nacheinander eingelegt werden, in dem die Schaltwalze 24b in der ersten Drehrichtung 66 verdreht wird.
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Ausgehend von einer Ausgangssituation, bei der der Mitnehmer 52b in dem Gangabschnitt G1b liegt, erfolgt dann ein Einlegen der Vorwärtsgangstufe 3 durch Eingreifen des Mitnehmers 50b in den Gangabschnitt G3b, und anschließend wird die Vorwärtsgangstufe 5 eingelegt, durch Eingreifen des Mitnehmers 50b in den Gangabschnitt G5b. Daraufhin wird die Vorwärtsgangstufe 7 eingelegt, in dem der Mitnehmer 52b in den Gangabschnitt G7b eingreift.
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Im Falle einer Mehrfachrückschaltung kann die Schaltwalze dann in der gleichen Drehrichtung 66 weitergedreht werden, um den Mitnehmer 50b in den Gangabschnitt G3b' eingreifen zu lassen, um eine Mehrfachrückschaltung über vier Gangstufen bzw. Gangstufensprünge durchzuführen zu können, ohne dass zwischenzeitlich eine andere Gangstufe derselben Schaltwalze 24b einzulegen ist.
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Die Schaltwalze 24b weist eine Schaltkonturweiche 64b auf, die dem Gangabschnitt G7b zugeordnet ist. Die Schaltkonturweiche 64b ist vorliegend eine aktive Weiche, die mittels eines Weichengetriebes 70 betätigt wird. Das Weichengetriebe 70 beinhaltet einen Rotations-Translationswandler 72, der Relativverdrehungen zwischen der Schaltwalze 24b und einem Gehäuse 74 in Bewegungen eines Weichenelementes 76 umsetzt. Das Weichenelement 76 ragt in die Schaltkontur 48b und ist an der Schaltwalze 24b in einer Richtung quer zu der Schaltkontur 46b versetzbar gelagert, und zwar zwischen einer ersten Weichenposition P1, die in 5 dargestellt ist, und einer zweiten Weichenposition P2, die nachfolgend dargestellt wird.
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Der Rotations-Translationswandler 72 weist vorzugsweise eine in 5 nicht näher dargestellte Getriebewalze auf, an der eine Weichenkontur 78 ausgebildet ist. In die Weichenkontur 78 greift ein Koppelelement 80, das mit dem Weichenelement 76 gekoppelt ist.
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Die Weichenkontur 78 hat für den Versatz des Weichenelementes 76 eine ähnliche Funktion wie die Schaltkonturen für einen Versatz der Schaltkupplungs-Mitnehmer.
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Die Kopplung zwischen dem Weichenelement 76 und dem Koppelelement 80 ist in 1 schematisch bei 81 gezeigt.
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Die Weichenkontur 78 weist einen ersten Neutralabschnitt und einen in axialer Richtung parallel hierzu versetzten zweiten Neutralabschnitt auf. Wenn das Koppelelement 80 sich in dem ersten Neutralabschnitt befindet, ist das Weichenelement 76 in der ersten Weichenposition P1. Wenn das Koppelelement 80 in dem parallel hierzu versetzten zweiten Neutralabschnitt angeordnet ist, befindet sich das Weichenelement 76 in der noch darzustellenden zweiten Weichenposition P2.
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Die Neutralabschnitte sind miteinander verbunden über eine erste Weichenflanke 82 und eine in Umfangsrichtung hiervon versetzt angeordnete zweite Weichenflanke 84. Die erste Weichenflanke 82 dient dazu, das Koppelelement 80 von dem zweiten Neutralabschnitt in den ersten Neutralabschnitt zu überführen, also das Weichenelement 76 von der zweiten Weichenposition P2 in die in 5 gezeigte erste Weichenposition P1 zu versetzen.
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Die zweite Weichenflanke 84 dient umgekehrt dazu, das Koppelelement 80 von dem ersten Neutralabschnitt in den zweiten Neutralabschnitt zu versetzen, um das Weichenelement 76 aus der ersten Weichenposition P1 in die zweite Weichenposition P2 zu versetzen.
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Nachfolgend wird anhand der 6 bis 14 ausgehend von einer Situation, bei der sich der Mitnehmer 52b in Umfangsrichtung zwischen den Gangabschnitten G5b und G7b befindet, eine Schaltabfolge dargestellt, bei der zunächst die Gangstufe 7 eingelegt wird, anschließend eine Mehrfachrückschaltung in die Gangstufe 3 erfolgt, und schließlich im Anschluss hieran die Gangstufe 5 eingelegt wird.
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6 zeigt die Situation, bei der sich das Weichenelement 76 in der ersten Weichenposition P1 befindet. Bei einem Verdrehen der Schaltwalze in der ersten Drehrichtung 66 gelangt der Mitnehmer 52b aufgrund des Weichenelementes 76 in den Gangabschnitt G7b, um zunächst die hohe Vorwärtsgangstufe 7 einzulegen.
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Dieser Zustand ist in 7 erreicht. In 7 ist ferner zu erkennen, dass das Koppelelement 80 sich an einem Ende des ersten Neutralabschnittes befindet und am Beginn der zweiten Weichenflanke 84.
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Bei einem Weiterdrehen der Schaltwalze in der erste Drehrichtung 66 wird folglich zum einen die Gangstufe 7 ausgelegt und das Weichenelement 76 wird in Richtung der zweiten Weichenposition P2 versetzt, wobei das Koppelelement 80 an der zweiten Weichenflanke 84 angreift. Dies ist in 8 dargestellt.
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Bei einem weiteren Verdrehen der Schaltwalze in Richtung der ersten Drehrichtung 66 gelangt das Koppelelement 80 schließlich in den Bereich des zweiten Neutralabschnittes. Das Weichenelement 76 hat die zweite Weichenposition P2 erreicht und der Mitnehmer 52b befindet sich aufgrund eines Eingriffes an der Schaltkontur 46b im Bereich eines Neutralabschnittes der Schaltkontur 46b, wie es in 9 gezeigt ist.
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10 zeigt, dass ein Weiterdrehen der Schaltwalze in der ersten Drehrichtung 66 dazu führt, dass das Weichenelement 76 in der zweiten Weichenposition P2 verbleibt und eine Mehrfachrückschaltung erfolgt ist, indem die dritte Gangstufe mittels des Gangabschnittes G3b' eingelegt worden ist. Der Mitnehmer 52b befindet sich hingegen in einem Neutralabschnitt.
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Im Anschluss an diese Mehrfachrückschaltung soll ein Hochschalten in die Vorwärtsgangstufe 5 erfolgen. Hierzu wird die Schaltwalze 24b in die entgegengesetzte zweite Drehrichtung 68 verdreht. Hierdurch wird zunächst, wie es in 11 dargestellt ist, die dritte Gangstufe ausgelegt und der Mitnehmer 52b gelangt in den Bereich des Gangabschnittes G7b. Das Weichenelement 76 befindet sich in der zweiten Weichenposition, so dass der Mitnehmer 52b an dem Gangabschnitt G7b vorbeigeführt werden kann und auf der Neutrallinie verbleibt. Hierbei verbleibt das Koppelelement 80 ebenfalls auf dem zweiten Neutralabschnitt, so dass die zweite Weichenposition P2 beibehalten wird, solange der Mitnehmer 52b sich noch in dem Bereich des Gangabschnittes G7b befindet.
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In 12 ist gezeigt, dass sich das Koppelelement 80 an einem Übergang zwischen dem zweiten Neutralabschnitt und der ersten Weichenflanke 82 befindet. Das Weichenelement 76 befindet sich noch in der zweiten Weichenposition P2. Die Gangstufe 7 wurde nicht eingelegt, und die Vorwärtsgangstufe 5 ist noch nicht eingelegt.
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13 zeigt, dass sich das Koppelelement 80 an der ersten Weichenflanke 82 befindet, so dass das Weichenelement 76 in Richtung der ersten Weichenposition P1 versetzt wird. Ferner gelangt der Mitnehmer in den Bereich des Gangabschnitt G5b, wie es in 13 dargestellt ist.
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Ein Weiterdrehen in der zweiten Drehrichtung 68 führt schließlich zu einem Einlegen der Vorwärtsgangstufe 5, wobei sich der Mitnehmer 50b nun in dem Gangabschnitt G5b befindet (14). Das Koppelelement 80 hat die erste Weichenflanke verlassen und befindet sich wieder auf dem Neutralabschnitt der Weichenkontur 78, so dass die erste Weichenposition P1 des Weichenelementes 76 wieder eingerichtet ist.
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In den 15 bis 19 ist eine Ausführungsform einer Schaltwalze 24c dargestellt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise vergleichbar ist mit der Schaltwalze 24b.
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Es ist zu erkennen, dass die Schaltwalze 24c einen im Wesentlichen zylindrischen Schaltwalzenkörper 90 aufweist, der in Bezug auf eine gehäusefeste Schaltwalzenwelle 92 verdrehbar gelagert ist. Die Schaltwalzenwelle 92 ist entlang einer Drehachse 93 für den Schaltwalzenkörper 90 ausgerichtet. An dem Schaltwalzenkörper 90 ist ein Antriebszahnrad 94 festgelegt, mittels dessen der Schaltwalzenkörper 90 antreibbar ist.
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Es ist zu erkennen, dass an dem Schaltwalzenkörper 90 eine Schaltkontur 44c, bspw. für die Vorwärtsgangstufen 3 und 5, sowie eine Schaltkontur 46c, bspw. für die Vorwärtsgangstufen 1 und 7 ausgebildet sind, vergleichbar mit der schematischen Abwicklung der Schaltwalze 24b in 5.
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Es ist ferner zu erkennen, dass in die Schaltkontur 46c ein Weichenelement 76 ragt, das sich in 15 in der ersten Weichenposition P1 befindet. Das Weichenelement 76 ist Teil einer Schaltkonturweiche 64c, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Schaltkonturweiche 64b der 5 bis 14 entspricht. In der ersten Weichenposition P1 wird ein in 15 nicht dargestellter Mitnehmer in der Schaltkontur 46c so geführt, dass bei Erreichen des Gangabschnittes G7c die Vorwärtsgangstufe 7 eingelegt wird.
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16 zeigt eine Längsschnittansicht entlang der Linie A-A` der 15, aus der hervorgeht, dass die Schaltwalzenwelle 92 starr in Bezug auf ein Gehäuse 74 gelagert ist, bspw. fest an einem Getriebegehäuse festgelegt ist. Ferner ist zu erkennen, dass das Weichenelement 76 einen sich radial in die Schaltkontur 46c erstreckenden Abschnitt aufweist und einen sich radial unter die Schaltkontur 46c erstreckenden Abschnitt aufweist, der über eine Kopplung 81 mit einem radial nach innen vorstehenden Koppelelement 80 in Form eines Stiftes starr verbunden ist.
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An dem Außenumfang der Schaltwalzenwelle 92 ist eine Getriebewalze 100 festgelegt, die Teil eines Rotations-Translationswandlers 72c ist. Die Getriebewalze 100 weist an ihrem Außenumfang eine Weichenkontur 78 auf, in die der Koppelstift des Koppelelements 80 greift.
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Die Funktion von Koppelstift bzw. Koppelelement 80 und Weichenkontur 78 entspricht vorzugsweise vollständig der Funktion, wie sie unter Bezugnahme auf die 5 bis 14 beschrieben worden ist.
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Das Weichenelement 76 ist an dem Schaltwalzenkörper 90 in einer axialen Richtung verschieblich gelagert, zwischen der in 16 dargestellten ersten Weichenposition P1 und der in 16 schematisch gestrichelt angedeuteten zweiten Weichenposition P2, bei der das Weichenelement 76 in Richtung hin zu dem Antriebszahnrad 94 versetzt ist.
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17 zeigt einen Querschnitt der Schaltwalze 24c der 15, entlang der Linien B-B` der 16, aus der man erkennt, dass das Koppelelement 80 in die Weichenkontur 78 greift.
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Ferner zeigen die 18 und 19 die Getriebewalze 100 in größerer Genauigkeit, und zwar mit einer Darstellung der Weichenkontur 78 und der ersten Weichenflanke 82 sowie der zweiten Weichenflanke 84.
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Durch die aktive Schaltkonturweiche 64b bzw. 64c können Weichenstellvorgänge weitgehend geräuscharm durchgeführt werden. Ferner ist eine hohe Funktionssicherheit gegeben, da die jeweiligen Weichenpositionen durch formschlüssigen Eingriff des Koppelelementes in die Weichenkontur vorgegeben sind.
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Die Schaltkonturweichen 64b, 64c sind folglich nach der Art von selbstgesteuerten Weichen ausgebildet.
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Bezugszeichen:
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- 10
- Antriebsstrang
- 12
- Antriebsmotor
- 14
- Kupplungsanordnung
- 16
- erstes Teilgetriebe
- 18
- zweites Teilgetriebe
- 20
- Differenzial
- 22 L, 22 R
- Räder
- 24, 24a, 24b, 24c
- Schaltwalze
- 26, 26a, 26b, 26c
- Schaltwalze
- 28
- Schaltkultur
- 30
- weitere Schaltkontur
- 34,36
- Mitnehmer
- 38,40, 56, 58
- Umfangsabstand
- 44, 44b, 44c, 46, 46b, 46c 48, 48b
- Schaltkontur
- 50, 52, 52b, 54
- Mitnehmer
- 62, 64, 64b, 64c
- Schaltkonturweiche
- 66
- erste Drehrichtung
- 72
- Rotations-Translationswandler
- 76
- Weichenelement
- 78
- Weichenkontur
- 80
- Koppelelement
- 82, 84
- Weichenflanke
- 90
- Schaltwalzenkörper
- 92
- Schaltwalzenwelle
- 93
- Drehachse
- 94
- Antriebsrad
- 100
- Getriebewalze
