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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung für ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Wechseln zwischen mehreren Übersetzungsstufen.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Getriebeeinrichtungen bekannt, die durch mechanischen bzw. kämmenden Eingriff von Zahnrädern ein Drehmoment übertragen können. Beispielsweise finden solche Getriebe bei Kraftfahrzeugen, Fahrrädern oder weiteren Fortbewegungsmitteln Verwendung. Verbreitet sind hierbei sog. Schaltgetriebe, bei welchen zwischen mehreren Übersetzungsstufen gewechselt werden kann. Der jeweilige für eine erste Übersetzungsstufe ausgebildete mechanische bzw. kämmende Eingriff zwischen einem Paar an Zahnrädern wird während des Schaltens gelöst, woraufhin ein mechanischer bzw. kämmender Eingriff eines der beiden Zahnräder zu einem weiteren Zahnrad hergestellt wird. Um den Eingriff lösen zu können bzw. um zwischen den Zahnrädern zu wechseln, werden im Stand der Technik häufig Kupplungen verwenden.
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Getriebeeinrichtungen besitzen im Stand der Technik häufig einen komplexen Aufbau und benötigen viel Raum, um die Getriebeeinrichtung im Fahrzeug unterbringen zu können. Aufgrund eines komplexen Aufbaus sind bekannte Getriebeeinrichtungen zudem teuer in der Anschaffung.
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Aufgabe der Erfindung ist daher eine Getriebeeinrichtung bzw. ein Verfahren zum Wechseln zwischen mehreren Übersetzungsstufen bereitzustellen, welche die genannten Nachteile zumindest teilweise vermeiden.
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Die obige Aufgabe wird durch eine Getriebeeinrichtung und ein Verfahren gelöst, welche die Merkmale im jeweiligen unabhängigen Anspruch umfassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
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Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung für ein Fahrzeug. Das Fahrzeug kann beispielsweise als Kraftfahrzeug und insbesondere als Personenkraftfahrzeug ausgebildet sein. Denkbar ist auch, dass das Fahrzeug als Fahrrad ausgebildet ist bzw. dass die erfindungsgemäße Getriebeeinrichtung als Bestandteil eines Fahrrades Verwendung findet. Die Getriebeeinrichtung kann beispielsweise als Schonganggetriebe bzw. als Sparganggetriebe ausgebildet sein.
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Die Getriebeeinrichtung umfasst mindestens ein Tellerrad sowie wenigstens ein Ritzel. Das wenigstens eine Ritzel wirkt zur Übertragung einer Drehbewegung mit dem mindestens einen Tellerrad zusammen. Der Begriff „Ritzel“ ist im Zusammenhang mit vorliegender Patentanmeldung breit zu verstehen. So kann das wenigstens eine Ritzel beispielsweise durch wenigstens ein Kegelrad und/oder wenigstens ein drehendes Zahnrad ausgebildet sein.
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Weiter ist vorgesehen, dass das mindestens eine Tellerrad mehrere in radialer Richtung zueinander versetzte unterschiedliche Übersetzungsstufen bereitstellt. Das wenigstens eine Ritzel ist durch Lösen eines mechanischen Eingriffs zu einer ersten der mehreren in radialer Richtung zueinander versetzten Übersetzungsstufen und durch Herstellen eines mechanischen Eingriffs zu einer weiteren der mehreren in radialer Richtung zueinander versetzten Übersetzungsstufen zwischen den mehreren in radialer Richtung zueinander versetzten Übersetzungsstufen schaltbar.
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In bevorzugten Ausführungsformen kann es sein, dass das Tellerrad mehrere konzentrisch zueinander positionierte und vorzugsweise mittels Presspassung zusammengefügte Ringe umfasst, welche mehreren konzentrisch zueinander positionierten und vorzugsweise mittels Presspassung zusammengefügten Ringe jeweils eine eigene Übersetzungsstufe bereitstellen.
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Bewährt haben sich zudem Ausführungsformen, bei welchen eine Verzahnung des wenigstens einen Ritzels und eine jeweilige Verzahnung bzw. eine jeweilige Gegenverzahnung der mehreren in radialer Richtung zueinander versetzten unterschiedlichen Übersetzungsstufen korrespondierend zueinander ausgebildet sind, so dass das mindestens eine Ritzel unter Oberflächenkontakt mit dem mindestens einen Tellerrad gleitend zwischen den mehreren in radialer Richtung zueinander versetzten unterschiedlichen Übersetzungsstufen schaltbar ist. Ein Kontakt bzw. Oberflächenkontakt zwischen dem mindestens einen Tellerrad kann demnach zeitlich vor, während und nach dem Schalten durchgehend ausgebildet sein bzw. zeitlich vor, während und nach dem Schalten nicht aufgehoben werden.
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Die Getriebeeinrichtung kann ein erstes Ritzel und ein zweites Ritzel umfassen. Hierbei kann es sein, dass das erste Ritzel und das zweite Ritzel jeweils durch Lösen eines mechanischen Eingriffs zu einer der mehreren in radialer Richtung zueinander versetzten Übersetzungsstufen und jeweiliges Herstellen eines mechanischen Eingriffs zu einer weiteren der mehreren in radialer Richtung zueinander versetzten Übersetzungsstufen jeweils zwischen den mehreren in radialer Richtung zueinander versetzten unterschiedlichen Übersetzungsstufen schaltbar sind. Das erste Ritzel kann als antreibendes Ritzel ausgebildet sein, wohingegen das zweite Ritzel als abtreibendes Ritzels ausgebildet ist. Das erste Ritzel bzw. das antreibende Ritzel und das zweite Ritzel bzw. das abtreibende Ritzel können unter jeweiligem kämmendem Eingriff mit einer Übersetzungsstufe des mindestens einen Tellerrades ggf. in gegensinnigen Drehrichtungen rotierend bewegt werden.
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Weiter ist denkbar, dass das wenigstens ein Ritzel und das mindestens eine Tellerrad zur Drehmomentübertragung von einer Antriebswelle auf eine Abtriebswelle vorbereitet sind, welche Antriebswelle und welche Abtriebswelle parallel oder zumindest näherungsweise parallel zueinander orientiert sind.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Wechseln zwischen mehreren Übersetzungsstufen. Merkmale, welche vorhergehend bereits zu diversen Ausführungsformen der Getriebeeinrichtung beschrieben wurden, können auch für das nachfolgend beschriebene Verfahren vorgesehen sein und werden daher nicht redundant erwähnt. Auch können nachfolgend beschriebene Merkmale, welche diverse Ausführungsformen des Verfahrens betreffen, ggf. bei vorherig bereits beschriebener Getriebeeinrichtung vorgesehen sein.
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Bei dem Verfahren ist mindestens ein Tellerrad vorgesehen, welches mehrere in radialer Richtung zueinander versetzte unterschiedliche Übersetzungsstufen bereitstellt. Weiter wirkt wenigstens ein Ritzel zur Übertragung einer Drehbewegung mit dem mindestens einen Tellerrad zusammen.
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Das wenigstens eine Ritzel wird durch Lösen eines mechanischen Eingriffs zu einer ersten der mehreren in radialer Richtung zueinander versetzten Übersetzungsstufen und Herstellen eines mechanischen Eingriffs zu einer weiteren der mehreren in radialer Richtung zueinander versetzten Übersetzungsstufen zwischen den mehreren in radialer Richtung zueinander versetzten Übersetzungsstufen geschaltet.
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In diversen Ausführungsformen kann es sein, dass das wenigstens eine Ritzel zum Schalten zwischen den mehreren Übersetzungsstufen in einer bestimmten Richtung relativ gegenüber dem mindestens einen Tellerrad bewegt wird, welche bestimmte Richtung lotrecht oder zumindest näherungsweise lotrecht zu einer Drehachse des mindestens einen Tellerrades verläuft.
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Es haben sich Ausführungsformen bewährt, bei welchen das wenigstens eine Ritzel eine Verzahnung ausbildet, welche zeitlich während des Schaltens zwischen den mehreren Übersetzungsstufen einen kämmenden Eingriff zu einer die mehreren Übersetzungsstufen des mindestens einen Tellerrades ausbildenden korrespondierenden Gegenverzahnung beibehält.
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Auch kann es sein, dass ein erstes Ritzel mit einer ersten Übersetzungsstufe der mehreren in radialer Richtung zueinander versetzten Übersetzungsstufen zusammenwirkt und hierbei das wenigstens eine Tellerrad drehend antreibt. Auch kann ein zweites Ritzel mit einer zweiten Übersetzungsstufe der mehreren in radialer Richtung zueinander versetzten Übersetzungsstufen zusammenwirken und hierbei über das wenigstens eine Tellerrad rotierend angetrieben werden.
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Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
- 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung;
- 2 zeigt eine denkbare Verwendung bzw. einen denkbaren Einsatz für diverse Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung;
- 3 zeigt eine weitere denkbare Verwendung bzw. einen denkbaren Einsatz für diverse Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung.
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Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die Erfindung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar. Auch sind die nachfolgend beschriebenen Merkmale nicht in enger Verbindung mit weiteren Merkmalen des jeweiligen Ausführungsbeispiels zu verstehen sondern können ggf. im allgemeinen Zusammenhang Verwendung finden.
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung 1. Die Getriebeeinrichtung umfasst ein Tellerrad, auf welches in 1 der vorliegenden Patentanmeldung Ziffer 2 verweist. Weiter sind ein erstes Ritzel 8 und ein zweites Ritzel 9 vorgesehen, die mit dem Tellerrad 2 zur Übertragung einer Drehbewegung zusammenwirken. Das erste Ritzel 8 und das zweite Ritzel 9 können jeweils als Kegelrad oder als Zahnrad Z (vgl. 2) ausgebildet sein.
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Das Tellerrad 2 besitzt eine Vielzahl an Übersetzungsstufen 3a bis 3e, die in radialer Richtung des Tellerrades 2 zueinander versetzt sind. In 1 sind für die Vielzahl an Übersetzungsstufen 3a bis 3e eine Vielzahl an Scheiben vorgesehen, die konzentrisch zueinander angeordnet sind und jeweils eine Verzahnung ausbilden, mit denen die Ritzel 8 und 9 jeweils kämmend in Eingriff gebracht werden können. Die Scheiben können beispielsweise mittels Presspassung zusammengefügt sein.
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Um die Getriebeeinrichtung 1 zu schalten, werden die Ritzel 8 und 9 jeweils relativ gegenüber dem Tellerrad 2 bewegt. Die Relativbewegung der Ritzel 8 und 9 erfolgt hierbei jeweils in einer Richtung, welche senkrecht zu der in Richtung der Bildebene weisenden Drehachse 19 des Tellerrades 2 orientiert ist. Mittels dieser jeweiligen Relativbewegung verlieren die Ritzel 8 und 9 ihren jeweiligen kämmenden Eingriff zur Verzahnung der jeweiligen Übersetzungsstufe 3a bis 3e und gelangen im Verlauf der Relativbewegung mit einer Verzahnung einer weiteren der Übersetzungsstufen 3a bis 3e kämmend in Eingriff. Ein Kontakt bzw. Oberflächenkontakt der Ritzel 8 und 9 zum Tellerrad 2 wird während des Schaltens nicht gelöst und bleibt durchgehend bestehen. Die jeweilige Verzahnung der Ritzel 8 und 9 kann sich während des Schaltens gleitend entlang der jeweiligen Verzahnung der jeweiligen Übersetzungsstufen 3a bis 3e bewegen, zwischen welchen das jeweilige Ritzel 8 bzw. 9 geschaltet wird. Die Verzahnungen der Übersetzungsstufen 3a bis 3e sind zu den Verzahnungen der Ritzel 8 bzw. 9 hierzu korrespondierend ausgebildet.
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1 zeigt zudem, dass das Ritzel 8 mit einer Antriebswelle 6 drehfest in Verbindung steht und das Ritzel 9 mit einer Abtriebswelle 5 drehfest in Verbindung steht. Unter Zuhilfenahme des dem Ritzel 8 und 9 zwischengeordneten Tellerrades 2 kann über die Vielzahl an Übersetzungsstufen 3a bis 3e eine via die Antriebswelle 6 eingeleitete Drehbewegung auf die Abtriebswelle 5 übertragen werden. Aus 1 geht zudem hervor, dass das Ritzel 8 zum Wechseln bzw. Schalten zwischen den mehreren Übersetzungsstufen 3a bis 3e in Längsrichtung der Antriebswelle 6 und relativ zur Antriebswelle 6 bewegt wird. Hierzu sitzt das Ritzel 8 in axialer Richtung beweglich auf der Antriebswelle 6 auf. Weiter geht aus 1 hervor, dass das Ritzel 9 zum Wechseln bzw. Schalten zwischen den mehreren Übersetzungsstufen 3a bis 3e in Längsrichtung der Abtriebswelle 5 und relativ zur Abtriebswelle 5 bewegt wird. Hierzu sitzt das Ritzel 9 in axialer Richtung beweglich auf der Abtriebswelle 5 auf. Da das Tellerrad 2 für das Ritzel 8 und das Ritzel 9 jeweils fünf verschiedene Übersetzungsstufen 3a bis 3e bereitstellt, können mittels der Getriebeeinrichtung 1 fünfundzwanzig unterschiedliche Übersetzungen geschaltet werden.
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2 zeigt eine denkbare Verwendung für diverse Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung 1. Die Getriebeeinrichtung 1 steht vorliegend mit einer Doppelkupplung in Wirkverbindung. Zu erkennen ist weiterhin das Tellerrad 2, welches über eine Lagerung 4 drehbeweglich gehalten wird. Im Ausführungsbeispiel aus 2 bildet das Tellerrad 2 auf sich gegenüberliegenden Breitseitenflächen jeweils eine Verzahnung für eine jeweilige Vielzahl an Übersetzungsstufen 3a bis 3e (vgl. 1) aus.
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K1, K2 und K3 verweisen jeweils auf eine Kupplung, Z1 bis Z4 jeweils auf ein Zahnrad und S1 und S2 jeweils auf ein Stirnrad. Bei geschlossener Kupplung K1 wird das Tellerrad 2 über das Zahnrad Z1 gedreht. Das Tellerrad 2 treibt sodann das Zahnrad Z4 an, wobei die Kupplung K3 geschlossen ist. Ist die Kupplung K2 geschlossen, so werden die Stirnräder S1 und S2 aufgrund ihres kämmenden Eingriffs drehend bewegt, woraus resultierend das drehfest an das Stirnrad S2 gekoppelte zweite Zahnrad Z2 das Tellerrad 2 rotierend antreibt. Über das Tellerrad 2 wird das Zahnrad 4 gedreht bzw. das Zahnrad 4 mit einer Drehbewegung beaufschlagt, welches den Abtriebsflansch 15 rotierend bewegt. An den Abtriebsflansch 15 ist eine in den Figuren vorliegender Patentanmeldung nicht mit dargestellte Kardanwelle mechanisch gekoppelt. Ziffer 17 verweist zudem auf ein Zwischenrad, unter Zuhilfenahme welches Zwischenrades 17 eine Rückwärtsfahrt eingeleitet werden kann.
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3 zeigt eine weitere denkbare Verwendung für diverse Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung 1. Die Getriebeeinrichtung 1 aus dem Ausführungsbeispiel aus 3 besitzt weiterhin ein Tellerrad 2, welches mehrere Übersetzungsstufen 3a bis 3e gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 1 ausbildet.
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Das Tellerrad 2 wird in 3 über eine Antriebswelle 6 drehend bewegt. Über einen kämmenden Eingriff mit dem Tellerrad 2 treibt ein Ritzel 8 bzw. ein Zahnrad Z1 eine Drehmomentübertragungswelle 22 rotierend an. Weiter ist ein Winkeltrieb 20 vorgesehen, welcher die Drehbewegung der Drehmomentübertragungswelle 22 auf eine Drehbewegung einer weiter nicht mit dargestellten Getriebeeingangswelle überträgt. Die Getriebeeinrichtung 1 nach 3 ist daher als Sparganggetriebe bzw. als Schonganggetriebe 1a ausgebildet. Das Ritzel 8 bzw. Zahnrad Z1 sitzt in axialer Richtung beweglich auf der Drehmomentübertragungswelle 22 auf. Ein Wechsel zwischen den mehreren Übersetzungsstufen 3a bis 3e erfolgt gemäß vorheriger Beschreibung zu 1, so dass hierzu auf die Beschreibung zu 1 rückverwiesen wird.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebeeinrichtung
- 1a
- Sparganggetriebe bzw. Schonganggetriebe
- 3
- Übersetzungsstufe
- 4
- Lagerung
- 5
- Abtriebswelle
- 6
- Antriebswelle
- 8
- Ritzel
- 9
- Ritzel
- 15
- Antriebsflansch
- 20
- Winkeltrieb
- 22
- Drehmomentübertragungswelle
- S
- Stirnrad
- K
- Kupplung
- Z
- Zahnrad
