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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Getriebeaktor (HGA) beispielsweise für ein Doppelkupplungsgetriebe mit jeweils nur einer Axial- und Schwenkeinheit für die Schalt- bzw. Wählbewegung. Mindestens eine der beiden Einheiten ist dabei hydraulisch betätigt.
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Es ist bekannt, dass beispielsweise bei hydraulisch betätigten Doppelkupplungsgetrieben Gangsteller zur Betätigung der Schaltelemente im Getriebe verwendet werden, welche mittels einzelner Gangstellerkolben jeweils zwei Gänge auf einer der beiden Teilgetriebewellen schalten. Dabei werden etwa für acht Schaltelemente vier einzelne Gangstellerkolben mit je einem Wegsensor benötigt, die bei einem hydraulischen System von jeweils einem Wegeventil angesteuert werden müssen, um den jeweiligen Gang einzulegen. Falls noch weitere ein oder zwei Schaltpositionen zusätzlich benötigt werden, müsste ein weiterer Gangstellerkolben einschließlich Wegeventil und Wegsensor diese Schaltfunktion übernehmen.
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Weiterhin ist ein elektromotorisches Active Interlock System für Doppelkupplungsgetriebe bekannt, mit dem es möglich ist, mit einer gemeinsamen Aktorik Gänge in beiden Teilgetrieben in beliebigen Kombinationen vor- und auch abzuwählen. Es ist dabei nur eine einzige Schaltwelle mit integriertem Schalthebel mit Schaltfinger notwendig, die die Axial- und die Verdrehbewegung ausführt, um so die Schaltschienen des Getriebes anzufahren und zu betätigen. Beim Einlegen eines neuen Ganges führen Sperr- und Auswerferelemente auf dem Schalthebel synchron das Auslegen des vorherigen Ganges und das Einlegen eines neuen Ganges auf dieser Teilgetriebewelle aus, wodurch automatisch mechanisch ohne aufwändige Sensorik verhindert wird, dass zwei Gänge pro Teilgetriebe eingelegt werden können.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein hydraulisch arbeitendes Getriebeaktorsystem bereitzustellen. Bei bereits vorhandener hydraulischer Steuerung für andere Anwendungen im Fahrzeug können mit einem solchen System Synergieeffekte genutzt werden.
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Die erfindungsgemäße HGA-Schalteinheit weist hydraulische Aktoren für die Wählund Schaltbewegung auf, besteht also aus einer Axial- und einer Schwenkeinheit. Es ist jeweils nur eine Axial- und eine Schwenkeinheit für die Schalt- bzw. Wählbewegung der Schaltwelle bzw. vom Schalthebel erforderlich und vorgesehen.
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Zur Betätigung des HGA ist eine hydraulische Steuerung erforderlich, welche die Ansteuerung der beiden Aktoren mittels Wegeventile und die Einstellung des hydraulischen Drucks über ein Druckbegrenzungsventil (DBV) übernimmt. Der beschriebene Getriebeaktor kann besonders kompakt aufgebaut sein bei gleichzeitiger flexibler Einsetzbarkeit. So ist es möglich, durch Veränderung von Druck und Volumenstrom unterschiedliche Betätigungsgrößen, wie z. B. die Schaltkraft oder die Dynamik, einzustellen. Auch kann durch einfaches Auswechseln weniger Bauteile die Aktorik an veränderte Bedingungen angepasst werden.
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Eine Betätigung des HGA kann mittels einer schon vorhandenen Zentraleinheit im Fahrzeug erfolgen, optional ist aber auch eine hydraulische Ventileinheit denkbar, die an einem zentralen Anschlussflansch am HGA anbringbar ist.
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Es ist auch möglich, den HGA mit zwei hydrostatischen Kupplungsaktoren (HCA) zu betätigen, ebenso könnten zwei Reversierpumpen in Erwägung gezogen werden. Da nie gleichzeitig eine Wähl- und Schaltbewegung stattfindet und auch keine dauerhafte Kraft aufgebracht werden muss, sind die Ausführungen mit einem Aktor und mehreren Sitzventilen zur Umschaltung auf den gerade benötigen Nehmerzylinder dafür anwendbar, insbesondere, wenn beispielsweise in einem Hybridgetriebe keine Zentralhydraulik zur Ansteuerung des HGA vorhanden ist.
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Vorteilhafterweise kann in die HGA-Einheit auch eine Sensorik Integriert sein. Es sind insgesamt nur zwei Sensoren pro Aktor (Getriebe) erforderlich, nämlich ein Axialsensor für die Überwachung der Schaltbewegung (= axial) und ein Winkelsensor für die Wählbewegung (= Verdrehung). Es handelt sich um Absolutsensoren, die über interne, robuste Anschläge jederzeit referenziert werden können. Im Sensordeckel kann die Sensorplatine integriert sein.
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Die Axialbewegung kann von einem Spulenkern, der in der Schaltwelle integriert ist und sich im Spulenkörper axial bewegt, erfasst und an die Sensorplatine im Sensordeckel übertragen werden.
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Die Verdrehbewegung wird mittels eines Magneten erfasst, der auf dem Schwenkflügel integriert ist, und die Signale direkt an die Sensorplatine weitergibt.
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Über einen Zentralstecker kann die Verbindung vom Steuergerät zur Sensorik hergestellt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel des hydraulischen Getriebeaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Axialeinheit in einem Anschlussgehäusekörper eines mehrteiligen Gehäuses angeordnet ist. Der Anschlussgehäusekörper hat gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Doppelfunktion. Zum einen dient der Anschlussgehäusekörper vorzugsweise zur Aufnahme eines Kolbens, der in dem Anschlussgehäusekörper hin und her bewegbar ist. Darüber hinaus dient der Anschlussgehäusekörper zum Zuführen bzw. Abführen eines Hydraulikmediums, wie Öl. Zu diesem Zweck sind vorzugsweise mehrere Hydraulikmediumkanäle in dem Anschlussgehäusekörper vorgesehen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Anschlussflansch an dem Anschlussgehäusekörper angebaut.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel des hydraulischen Getriebeaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkeinheit einen Schwenkflügel umfasst, der in einem Schwenkflügelgehäusekörper angeordnet ist, der zwischen zwei Lagergehäusekörpern angeordnet ist. Die Lagergehäusekörper dienen vorzugsweise zur Darstellung von Lagern, insbesondere Gleitlagern, durch die der Schwenkflügel schwenkbar gelagert wird. Der Schwenkflügelgehäusekörper dient zur schwenkbaren Aufnahme des Schwenkflügels und zur Darstellung eines Ölraums. In dem Ölraum kann der Schwenkflügel gezielt mit einem Hydraulikmediumdruck beaufschlagt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
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Es zeigen:
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1 einen erfindungsgemäßen hydraulischen Getriebeaktor im Längsschnitt;
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2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1;
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3 einen Querschnitt durch eine Schwenkeinheit des in den 1 und 2 dargestellten hydraulischen Getriebeaktors;
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4 den hydraulischen Getriebeaktor aus den 1 und 2 in einer Draufsicht auf einen Anschlussflansch;
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5 einen vergrößerten Ausschnitt aus 2;
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6 eine perspektivische Darstellung des hydraulischen Getriebeaktors;
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7 eine weitere perspektivische Darstellung des hydraulischen Getriebeaktors mit einer integrierten Ventileinheit;
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8 eine perspektivische Schnittansicht zur Veranschaulichung der Wähl- und Schaltbewegungen;
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9 eine symbolische Ansicht eines Schaltbetätigungselements mit einem Querschnitt durch die Schaltwelle des hydraulischen Getriebeaktors;
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10 eine weitere symbolhafte Ansicht des Schaltbetätigungselements in einem Längsschnitt durch eine Schaltwelle mit einem Schaltfinger und
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11 eine weitere symbolhafte Ansicht des Schaltbetätigungselements in einem Längsschnitt durch eine Schaltwelle mit drei Schaltfingern.
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In den 1 bis 6 ist ein hydraulischer Getriebeaktor 1 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Der hydraulische Getriebeaktor 1 umfasst eine Schaltwelle 3, die mit einem Ende aus einem Gehäuse 5 herausragt. In dem Gehäuse 5 sind eine Axialeinheit 6 und eine Schwenkeinheit 7 angeordnet.
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An dem aus dem Gehäuse 5 herausragenden Ende der Schaltwelle 3 ist ein Schalthebel 8 mit einem Schaltfinger 10 vorgesehen. Darüber hinaus sind an dem aus dem Gehäuse 5 herausragenden Ende der Schaltwelle 3 Sperr- und Auswerferelemente 59, 60, 61, 62 vorgesehen. Der Schalthebel 8 bzw. Schaltfinger 10 und die Sperr- und Auswerferelemente 59 bis 62 dienen zur Darstellung von Wähl- bzw. Schaltbewegungen in einem (nicht dargestellten) Getriebe, insbesondere in einem Doppelkupplungsgetriebe.
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Das Gehäuse 5 ist mehrteilig ausgeführt und umfasst einen Durchführungskörper 11, durch den die Schaltwelle 3 aus dem Gehäuse 5 herausgeführt ist. An den Durchführungskörper 11 ist ein Anschlussgehäusekörper 12 angebaut. Der Anschlussgehäusekörper 12 umfasst einen Aufnahmeraum 14 für einen Kolben 15. Der Kolben 15 ist in dem Aufnahmeraum 14 in Richtung einer Längsachse 13 hin und her bewegbar geführt.
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Der in dem Aufnahmeraum 14 hin und her bewegbare Kolben 15 stellt die Axialeinheit 6 dar. Der Kolben 15 begrenzt innerhalb des Aufnahmeraums 14 einen Ölraum 16. Über nicht näher bezeichnete Hydraulikmediumkanäle kann der Ölraum 16 mit Hydraulikmedium beaufschlagt werden, um den Kolben 15 in axialer Richtung, also entlang der Längsachse 13, zu bewegen. Die Bewegung des Kolbens 15 wird durch eine z. B. kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Kolben 15 und der Schaltwelle 3 auf die Schaltwelle 3 übertragen, z. B. durch Verstemmen.
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Zur Abdichtung des Ölraums 16 und zur Führung sind an dem Kolben 15 insgesamt ein Dichtelement 18 und zwei Führungselemente 17 und 19 angeordnet. Das Dichtelement 18 dient zur Abdichtung der Kontaktstelle zwischen dem Kolben 15 und dem Anschlussgehäusekörper 12. Durch einen Doppelpfeil 20 ist angedeutet, wie sich der Kolben 15 mit der Schaltwelle 3 in axialer Richtung hin und her bewegt.
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Die Schwenkeinheit 7 umfasst einen Schwenkflügelgehäusekörper 21, der in axialer Richtung zwischen zwei Lagergehäusekörpern 22, 23 angeordnet ist. Der Schwenkflügelgehäusekörper 21 dient zur schwenkbaren Aufnahme eines Schwenkflügels 25. Der Schwenkflügel 25 ist mit Hilfe von Lagern 26, 27, die vorzugsweise als Gleitlager ausgeführt sind, in den Lagergehäusekörpern 22, 23 schwenkbar gelagert.
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Durch Pfeile 32, 33 ist angedeutet, wie der Schwenkflügel 25 um die Längsachse 13 verschwenkt wird. An den Lagergehäusekörper 23 ist ein Sensorgehäusekörper 30 angebaut, der zur Aufnahme einer Sensorik 40 dient. Der Sensorgehäusekörper 30 ist durch einen Deckel 31 verschlossen.
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In dem mehrteiligen Gehäuse 5 ist der Anschlussgehäusekörper 12 in axialer Richtung zwischen dem Durchführungskörper 11 und dem Lagergehäusekörper 22 angeordnet. Der Lagergehäusekörper 22 wiederum ist in axialer Richtung zwischen dem Anschlussgehäusekörper 12 und dem Schwenkflügelgehäusekörper 21 angeordnet.
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Der Lagergehäusekörper 23 wiederum ist in axialer Richtung zwischen dem Schwenkflügelgehäusekörper 21 und dem Sensorgehäusekörper 30 angeordnet. Zwischen den einzelnen Gehäusekörpern sind Dichtelemente angeordnet, die insbesondere zur Abdichtung von Hydraulikmediumkanälen dienen, die sich durch die Gehäusekörper hindurch erstrecken.
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In 3 sieht man, dass der Schwenkflügel 25 über Druckbeaufschlagung eines Ölraums 64 um die Längsachse 13 verschwenkt werden kann, wie durch einen Doppelpfeil 63 angedeutet ist. Zu diesem Zweck kann der Ölraum 64 über Zulauföffnungen 65, 66 gezielt mit Hydraulikmediumdruck beaufschlagt werden.
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In 4 sieht man, dass zum gezielten Zuführen bzw. Abführen von Hydraulikmedium ein Anschlussflansch 70 an den Anschlussgehäusekörper 12 angebaut ist. Der Anschlussflansch 70 umfasst einen Flanschkörper 75 mit insgesamt vier Zulaufbohrungen 71 bis 74, über die das Hydraulikmedium gezielt den Ölräumen 16 und 64 in dem Gehäuse 5 zugeführt bzw. aus den Ölräumen 16 und 64 abgeführt werden kann. Darüber hinaus dient der Anschlussflansch 70 dazu, den hydraulischen Getriebeaktor 1 an dem (nicht dargestellten) Getriebe zu befestigen.
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In 5 sieht man, dass die Sensorik 40 zwei Sensoren 41 und 42 umfasst. Bei dem Sensor 41 handelt es sich um einen Axialsensor mit einem Spulenkörper 44, der in einer Bohrung des in 5 rechten Endes der Schaltwelle 3 angeordnet ist. Der Axialsensor 41 umfasst im Inneren des Spulenkörpers 44 einen Spulenkern 45. Durch einen Doppelpfeil 51 ist die Hin- und Herbewegung der Schaltwelle 3 angedeutet, die mit dem Axialsensor 41 erfasst wird.
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Der Sensor 42 ist als Winkelsensor ausgeführt und umfasst einen Magneten 48. Der Magnet 48 ist als Magnetring 49 ausgeführt und drehfest mit dem Schwenkflügel 25 verbunden. Die Sensorik 40 umfasst des Weiteren eine Sensorplatine 50.
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Mit der Sensorplatine 50 wird das durch Pfeile 52 und 53 angedeutete Verschwenken des Schenkflügels 25 über den Magnetring 49 erfasst. Darüber hinaus wird mit der Sensorplatine 50 die durch den Doppelpfeil 51 angedeutete Hin- und Herbewegung des Spulenkerns 45 relativ zu dem Spulenkörper 44 erfasst, der fest mit der Sensorplatine 50 verbunden ist.
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In der perspektivischen Darstellung der 6 sieht man, dass außen an dem Sensorgehäusekörper 30 ein Zentralstecker 80 vorgesehen ist. Dadurch wird das Anschließen von Signalleitungen bzw. Steuerleitungen an die Sensorik 40 erheblich vereinfacht.
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7 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung des hydraulischen Getriebeaktors 1 mit einer integrierten Ventileinheit 85. Die Ventileinheit 85 dient zur Ansteuerung der Axialeinheit 6 und der Schwenkeinheit 7 des hydraulischen Getriebeaktors 1.
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Die Ansteuerung der Axialeinheit 6 und der Schwenkeinheit 7 erfolgt über entsprechende Ventileinrichtungen, die vorteilhaft als Wegeventile ausgeführt sind. Zur Einstellung des hydraulischen Drucks in dem hydraulischen Getriebeaktor 1 dient z. B. ein Druckbegrenzungsventil, das ebenfalls in die Ventileinheit 85 integriert ist.
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Durch den direkten Anbau der Ventileinheit 85 an das Ventilgehäuse 5 des hydraulischen Getriebeaktors 1 wird die Ventileinheit 85 sozusagen in den hydraulischen Getriebeaktor 1 integriert. Dadurch kann der hydraulische Getriebeaktor 1 besonders kompakt ausgeführt werden.
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Durch Veränderung von Druck und Volumenstrom in dem hydraulischen Getriebeaktor 1 können auf einfache Art und Weise unterschiedliche Betätigungsgrößen, wie z. B. die Schaltkraft oder die Dynamik im Betrieb des hydraulischen Getriebeaktors 1, eingestellt werden. Darüber hinaus kann durch einfaches Auswechseln weniger Bauteile der hydraulische Getriebeaktor 1 an unterschiedliche Bedingungen angepasst werden, z. B. an eine Veränderung eines Axialweges, für zusätzliche Schaltschienen oder eine Anpassung des Verdrehwinkels, um einen Schaltschienenweg zu verändern.
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8 zeigt eine perspektivische Schnittansicht zur Veranschaulichung von Wählbewegungen und von Schaltbewegungen, die durch den hydraulischen Getriebeaktor 1 mit der Schaltwelle 3 ausgeführt werden können. Durch einen Doppelpfeil 90 sind die Wählbewegungen mit der Schaltwelle 3 veranschaulicht. Durch einen Doppelpfeil 91 sind die Schaltbewegungen mit der Schaltwelle 3 veranschaulicht.
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9 zeigt eine symbolhafte Ansicht eines Schaltbetätigungselements 100 mit der Schaltwelle 3 des Getriebeaktors im Querschnitt. Das Schaltbetätigungselement 100 ist als Schaltgabel oder Schaltschwinge mit einem Betätigungsarm 101 ausgeführt. Von zwei weiteren (nicht näher bezeichneten) Schaltbetätigungselementen sind in 9 nur Betätigungsarme 102 und 103 sichtbar.
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Die Schaltbetätigungselemente mit den Betätigungsarmen 101, 102, 103 sind hintereinander angeordnet, also in 9 in die Zeichenebene hinein versetzt. Zur Betätigung der Schaltbetätigungselemente dient ein Schaltfinger 110, der an der Schaltwelle 3 befestigt ist.
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Das als Schaltgabel ausgeführte Schaltbetätigungselement 100 bewegt sich in einem (nicht dargestellten) Getriebe nur in axialer Richtung, also senkrecht zur Zeichenebene in 9. Durch die axiale Bewegung des Schaltbetätigungselements wird eine (ebenfalls nicht dargestellte) Schaltmuffe im Getriebe bewegt. Über eine (ebenfalls nicht dargestellte) Synchroneinrichtung kann ein Gang eingelegt werden.
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In 9 sind die drei Schaltgabeln 100 mit den Betätigungsarmen 101, 102, 103 hintereinander entlang einer (nicht dargestellten) Getriebewelle angeordnet. Dabei sind die Schaltgabeln 100 mit unterschiedlichen Kröpfungen versehen, so dass ein Versatz in Umfangsrichtung vorliegt.
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In den 9 bis 11 sind beispielhaft drei Schaltgabeln dargestellt. Im Rahmen der beanspruchten Erfindung können aber auch mehr oder weniger Schaltgabeln verwendet werden.
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Durch Verdrehen der Schaltwelle 3 kann auf einfache Art und Weise, wie durch den Doppelpfeil 90 angedeutet ist, der Schaltfinger 110 zu der entsprechenden Schaltgabel (Kröpfung) bzw. zu dem entsprechenden Betätigungsarm 101, 102, 103 der jeweiligen Schaltgabel 100 bewegt werden. Somit wird durch die Drehbewegung 90 der Schaltwelle 3 ein gewünschter Gang gewählt.
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Nach dem Wählen des gewünschten Gangs erfolgt durch die in den 10 und 11 durch einen Doppelpfeil 91 angedeutete Axialbewegung der Schaltwelle 3 die Schaltung. Beim Schalten wird die Schaltgabel 100 durch den Schaltfinger 101 in axialer Richtung bewegt.
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In 10 ist angedeutet, dass für insgesamt drei Schaltgabeln 100 und die zugehörigen Betätigungsarme 101, 102, 103 nur ein Schaltfinger 110 an der Schaltwelle 3 genügt. Die Axialbewegung 91 beim Schalten wird dabei direkt über die Schaltgabel 100 oder indirekt über ein (nicht dargestelltes) Gestänge durchgeführt, das dann wiederum die gewählte Schaltgabel 100 axial bewegt.
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In 11 ist dargestellt, dass an der Schaltwelle 3 auch drei Schaltfinger 111, 112, 113 zum Betätigen der drei Schaltgabeln 100 vorgesehen sein können. Der Schaltfinger 111 ist dem Betätigungsarm 101 der Schaltgabel 100 zugeordnet. Der Schaltfinger 112 ist dem Betätigungsarm 102 der zweiten Schaltgabel zugeordnet. Der Schaltfinger 113 ist dem Betätigungsarm 103 der dritten Schaltgabel zugeordnet.
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Die drei Schaltfinger 111 bis 113 sind in axialer Richtung versetzt gegenüber der jeweiligen Schaltgabel 100 angeordnet. Dabei können die Schaltfinger 111 bis 113, wie man in 11 sieht, in Umfangsrichtung die gleiche Lage an der Schaltwelle 3 haben. Anders als dargestellt, können die Schaltfinger 111 bis 113 aber auch in Umfangsrichtung versetzt angeordnet werden. Dann können die Schaltgabeln 100 alle die gleiche Kröpfung aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- hydraulischer Getriebeaktor
- 3
- Schaltwelle
- 5
- Gehäuse
- 6
- Axialeinheit
- 7
- Schwenkeinheit
- 8
- Schalthebel
- 10
- Schaltfinger
- 11
- Durchführungskörper
- 12
- Anschlussgehäusekörper
- 13
- Längsachse
- 14
- Aufnahmeraum
- 15
- Kolben
- 16
- Ölraum
- 17
- Führungselement
- 18
- Dichtelement
- 19
- Führungselement
- 20
- Doppelpfeil
- 21
- Schwenkflügelgehäusekörper
- 22
- Lagergehäusekörper
- 23
- Lagergehäusekörper
- 25
- Schwenkflügel
- 26
- Lagereinrichtung
- 27
- Lagereinrichtung
- 30
- Sensorgehäusekörper
- 31
- Deckel
- 32
- Pfeil
- 33
- Pfeil
- 35
- Dichteinrichtung
- 36
- Dichteinrichtung
- 37
- Dichteinrichtung
- 40
- Sensorik
- 41
- Sensor
- 42
- Sensor
- 44
- Spulenkörper
- 45
- Spulenkern
- 48
- Magnet
- 49
- Magnetring
- 50
- Sensorplatine
- 51
- Doppelpfeil
- 52
- Pfeil
- 53
- Pfeil
- 59
- Sperr- und Auswerferelement
- 60
- Sperr- und Auswerferelement
- 61
- Sperr- und Auswerferelement
- 62
- Sperr- und Auswerferelement
- 63
- Doppelpfeil
- 64
- Ölraum
- 65
- Zulauföffnung
- 66
- Zulauföffnung
- 70
- Anschlussflansch
- 71
- Zulaufbohrung
- 72
- Zulaufbohrung
- 73
- Zulaufbohrung
- 74
- Zulaufbohrung
- 75
- Flanschkörper
- 80
- Zentralstecker
- 85
- Ventileinheit
- 90
- Doppelpfeil
- 91
- Doppelpeil
- 100
- Schaltbetätigungselement
- 101
- Betätigungsarm
- 102
- Betätigungsarm
- 103
- Betätigungsarm
- 110
- Schaltfinger
- 111
- Schaltfinger
- 112
- Schaltfinger
- 113
- Schaltfinger
