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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung in Form einer Klauenschaltung, die eine Schaltmuffe zur formschlüssigen Verbindung mit einem Schaltgegenstück aufweist, wobei die Schaltvorrichtung eine gegenüber der Schaltmuffe verschiebbare und mit der Schaltmuffe gekoppelte Schiebemuffe aufweist, wobei die Schaltmuffe mindestens eine Zugflanke (24a) zur Drehmoment- und/oder Bremsmomentübertragung zwischen Schaltmuffe und Schiebemuffe aufweist.
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Schaltelemente für Getriebe sind aus dem Stand der Technik bekannt. Üblicherweise wird als Schaltelement eine mit Außenverzahnungen versehene, auf einer Welle des Getriebes drehfest gelagerte Schaltmuffe verwendet. Dabei wird die Schaltmuffe über ein Aktoriksystem gesteuert und kann so in die Schaltverzahnung der benachbarten Zahnräder, beispielsweise Gangräder, geschoben werden. Insbesondere bei Schaltelementen, die auf einen Freilauf zugreifen, kann es hier ungewollt zu einem Verklemmen von Schaltelement und benachbartem Zahnrad, dem Freilauf, kommen. Verdreht sich der Freilauf aufgrund einer Lastbeaufschlagung vor, während und/oder nach dem Schaltvorgang und/oder aufgrund einer elastischen Freilaufverformung, kann es zu einem ungewollten Einspuren der Außenverzahnung der Schaltmuffe in die Schaltverzahnung des Freilaufs kommen. Verringert sich in der Folge der Verdrehwinkel des Freilaufs aufgrund reduzierter, am Freilauf anliegender Zugkraft, verklemmt die Außenverzahnung der Schaltmuffe mit der Schaltverzahnung des Freilaufs derart, dass ein Ausrücken der Schaltmuffe aus dem Freilauf unmöglich ist.
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Eine gattungsgemäße Schaltvorrichtung ist in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2016 221 798 A1 genannt. Hierbei ist eine Schiebemuffe federbelastet auf einer Schaltmuffe unter Zwischenschaltung von Synchronringen angeordnet. Auch hier liegt die Gefahr eines Verklemmens vor. Weitere Schaltvorrichtungen sind aus der
DE 23 54 332 A , der
CH 371 929 A und der
CH 213 781 A bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung für ein Getriebe, insbesondere für eine Klauenschaltung, zur Verfügung zu stellen, die ein sicheres Ein- und Auslegen der Schaltvorrichtung erlaubt und ein Verklemmen der Schaltvorrichtung mit dem Schaltgegenstück reduziert oder vollständig verhindert und dadurch Fahren mit erhöhtem Fahrkomfort, geringerem Lärmausstoß und höherer Fahrsicherheit ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltvorrichtung, wobei Schaltmuffe und Schiebemuffe jeweils mindestens eine Federaufnahme und mindestens eine, Schaltmuffe und Schiebemuffe mittels der mindestens einen Federaufnahmen koppelnde Feder aufweisen, wobei die Schiebemuffe in der Schaltmuffe verschiebbar gelagert ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Schaltmuffe auf einer Außenseite eine Schaltverzahnung mit Zugflanken und Schubflanken für den Eingriff mit der Gegenverzahnung des entsprechenden Schaltgegenstücks auf. Die Schaltverzahnung ist beispielsweise als stirnseitige Verzahnung oder als DIN 5480-Verzahnung ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Schubflanken der Schaltverzahnung eine Hinterlegung auf. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform weisen die Schubflanken der Schaltverzahnung keine Hinterlegung auf. Die Zugflanken der Schaltverzahnung sind bevorzugt gerade ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Schaltmuffe und Schiebemuffe als Schmiedeteile ausgeführt, wobei die Schaltmuffe hierbei vorzugsweise als Baugruppe ausgeführt ist. Im Getriebe sind Schaltmuffe, Schiebemuffe und das Schaltgegenstück auf einer Welle gelagert. Die Welle definiert eine axiale Richtung, nämlich entlang der Welle, und eine radiale Richtung, nämlich in Umfangsrichtung der Welle. Bevorzugt sind Schaltmuffe und Schiebemuffe wesentlich rotationssymmetrisch um die durch die axiale Richtung definierte axiale Achse ausgeführt. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine gegenüber der Schaltmuffe verschiebbare Schiebemuffe, gegenüber der Schaltmuffe radial sowie axial verschiebbar. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine mit der Schaltmuffe gekoppelte Schiebemuffe wirkübertragend mit der Schaltmuffe verbunden. Insbesondere weist die Schaltmuffe mindestens eine Zugflanke auf, die einen Antrieb zwischen Schiebemuffe, insbesondere einer Zugflanke der Schiebemuffe, und Schaltmuffe übertragen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schaltmuffe mehrere, äquidistant voneinander angeordnete Zugflanken auf.
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Insbesondere sind die Zugflanken äquidistant auf dem Umfang der Schaltmuffe angeordnet. Durch die Kopplung der Schaltmuffe mit einer gegenüber der Schaltmuffe verschiebbaren Schiebemuffe wird vorteilhaft ein Verklemmen von Schaltmuffe und Schaltgegenstück vermieden oder reduziert. Dabei hängt der Grad der Reduktion davon ab, ob die Schaltverzahnung der Schaltmuffe eine Hinterlegung aufweist oder nicht bzw. wie stark diese Hinterlegung ausgeprägt ist. Durch die Kopplung der Schaltmuffe mit einer gegenüber der Schaltmuffe verschiebbaren Schiebemuffe kann vorteilhaft der Einrückvorgang der Schaltvorrichtung während des Schaltvorgangs vollständig beendet werden, so dass die formschlüssige Verbindung zwischen Schaltmuffe und Schaltgegenstück nach dem Schaltvorgang sicher, unmittelbar und vorhersehbar zur Verfügung steht. Insbesondere wird durch die Kopplung der Schaltmuffe mit einer gegenüber der Schaltmuffe verschiebbaren Schiebemuffe eine zuverlässige Schaltung unabhängig von dem Ausgangszustand des Schaltgegenstücks und dem Ausgangszustand der Schaltmuffe ermöglicht. Insbesondere führt eine Zahn-auf-Zahn-Stellung der Schaltverzahnungen von Schaltgegenstück und Schaltmuffe während des Schaltvorgangs bei der Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht zu einem Verklemmen der Schaltverzahnungen von Schaltgegenstück und Schaltmuffe. Es ist vorteilhaft eine zuverlässige Schaltung bei Schub-Last-Wechseln möglich.
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Die mindestens eine Feder stellt vorteilhaft eine Kopplung zwischen Schaltmuffe und Schiebemuffe zur Verfügung. Die mindestens eine Feder ist mit der jeweils mindestens einen Federaufnahme der Schiebemuffe und mit der jeweils mindestens einen Federaufnahme der Schaltmuffe verbunden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weist die Schaltmuffe eine Aufnahme zur Führung der Schiebemuffe in der Schaltmuffe auf. Die Breite der Aufnahme in axialer Richtung ist bevorzugt größer als die Breite der Schiebemuffe in axialer Richtung, so dass die Schiebemuffe in der Aufnahme verschiebbar ist. Im Bereich der Aufnahme der Schaltmuffe ist bevorzugt der äußere Radius der Schaltmuffe reduziert, d.h. im Bereich der Aufnahme weist die Schaltmuffe eine reduzierte Dicke auf. Der innere Radius der Schiebemuffe ist bevorzugt nur gerade um so viel größer als der äußere Radius der Schaltmuffe im Bereich der Aufnahme, dass die Schaltmuffe die Schiebemuffe im Bereich der Aufnahme radial umfänglich aufnehmen kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weist die Aufnahme der Schaltmuffe auf der dem Schaltgegenstück zuliegenden Seite Funktionsflächen zum Einrichten eines Verdrehwinkels der Schaltmuffe und/oder zur Ausführung einer axialen Bewegung der Schaltmuffe und/oder zur Übertragung von Drehmomenten auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Aufnahme der Schaltmuffe auf der dem Schaltgegenstück abliegenden Seite ein Widerlager aufweist. Im Sinne der vorliegenden Erfindung weist die Aufnahme der Schaltmuffe seitlich Funktionsflächen auf. Dabei dienen die Funktionsflächen auf der dem Schaltgegenstück zuliegenden Seite dem Einrichten eines Verdrehwinkels der Schaltmuffe während des Schaltvorgangs und/oder dem Ausführen einer axialen Bewegung der Schaltmuffe und/oder der Übertragung von Drehmomenten. Die Funktionsflächen auf der dem Schaltgegenstück zuliegende Seite der Aufnahme werden durch Aussparungen gebildet. Die Funktionsflächen sind als Schubflanken und Schaltrampen ausgeführt. Die Schubflanken dienen der Übertragung der Drehmomente bzw. Bremsmomente insbesondere des Antriebs. Die Schaltrampen dienen dem Einrichten eines Verdrehwinkels der Schaltmuffe und/oder einer axialen Schaltmuffenbewegung. Bevorzugt sind die Schaltrampen radial in gleichen Abständen rotationssymmetrisch angeordnet. Bevorzugt sind die Schubflanken radial in gleichen Abständen rotationssymmetrisch angeordnet. Bevorzugt folgt eine Schubflanke auf eine Schaltrampe usw. Die Funktionsflächen auf der dem Schaltgegenstück abliegenden Seite der Aufnahme weisen Anlageflächen für den Ausrückvorgang der Schaltmuffe aus dem Schaltgegenstück auf. Dabei bildet diese Anlageflächen ein Widerlager zum Übertragen der Ausrückkräfte. Die Anlagefläche ist bevorzugt ohne Aussparungen ausgeführt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Schiebemuffe auf einer Stirnseite Funktionsflächen zum Einrichten eines Verdrehwinkels der Schaltmuffe und/oder dem Ausführen einer axialen Schaltmuffenbewegung und/oder zur Übertragung von Drehmomenten auf, wobei die Geometrie der Funktionsflächen der Schiebmuffe an die Geometrie der Funktionsflächen der Schaltmuffe angepasst ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Schiebemuffe auf der der einen Stirnseite gegenüberliegenden Stirnseite ein Widerlager auf. Auf der dem Schaltgegenstück zugewandten Stirnseite ist die Schiebemuffe mit Funktionsflächen versehen. Diese Funktionsflächen dienen dem Einrichten eines Verdrehwinkels der Schaltmuffe und/oder einer axialen Schaltmuffenbewegung und/oder der Übertragung von Drehmomenten. Dabei sind die Funktionsflächen als Schubflanken und Schaltrampen ausgeführt. Die Schubflanken dienen der Übertragung der Drehmomente bzw. Bremsmomente insbesondere des Antriebs. Die Schaltrampen dienen dem Einrichten eines Verdrehwinkels der Schaltmuffe und/oder einer axialen Schaltmuffenbewegung. Die Schaltrampengeometrie der Schiebemuffe ist auf die Schaltrampengeometrie der Schaltmuffe abgestimmt. Bevorzugt stimmt der Neigungswinkel der Schaltrampen der Schaltmuffe mit dem Neigungswinkel der Schaltrampen der Schiebemuffen überein, so dass gegenüberliegende Schaltrampen von Schalt- und Schiebemuffen bei Berührung eine gemeinsame Kontaktfläche aufweisen. Die dem Schaltgegenstück abgewandte Stirnseite der Schiebemuffe bildet eine Anlagefläche für den Ausrückvorgang der Schaltmuffe aus dem Schaltgegenstück. Dabei bildet diese Anlagefläche ein Widerlager zum Übertragen der Ausrückkräfte. Die dem Schaltgegenstück abgewandte Stirnseite der Schiebemuffe ist bevorzugt ohne Aussparungen ausgeführt. Mit der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist es vorteilhaft möglich, die Schaltverzahnung der Schaltmuffe unabhängig von den Geometrien von Schaltrampen und Schubflanken von Schalt- und Schiebemuffe zu gestalten. Hierdurch können sowohl die Schaltverzahnung als auch die Geometrien von Schaltrampen und Schubflanken optimal an ihren Zweck angepasst werden und gemäß den jeweils an sie gestellten Anforderungen ausgeführt werden. Es ist hiermit vorteilhaft möglich, die Schaltverzahnung robust auszuführen und hierbei der Anforderung der Verschleißbeständigkeit bestmöglich Genüge zu tun. Gleichzeitig kann die Schaltrampengeometrie so gewählt werden, dass ein optimales Ein- und Ausrücken der Schaltmuffe in bzw. aus dem Schaltgegenstück möglich ist. Die Geometrien von Schaltrampen und Schubflanken von Schalt- und Schiebemuffe, die Platzierung der jeweils mindestens einen Federaufnahme an Schalt- und Schiebemuffe sowie die Eigenschaften der mindestens einen Feder sind bevorzugt so aufeinander abgestimmt, dass ein optimales Einrücken und Ausrücken der Schaltmuffe in bzw. aus dem Schaltgegenstück möglich ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist wobei die Aufnahme der Schaltmuffe auf der dem Schaltgegenstück abliegenden Seite die mindestens eine Zugflanke zur Drehmoment- und/oder Bremsmomentübertragung zwischen Schaltmuffe und Schiebemuffe auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Schiebemuffe auf der einen Stirnseite mindestens eine Zugflanke auf. Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet die dem Schaltgegenstück abliegende Seite der Aufnahme die Seite der Aufnahme, die bei Montage der Schaltmuffe im Getriebe weiter von dem Schaltgegenstück entfernt ist. Bevorzugt ist an der dem Schaltgegenstück abliegenden Seite der Aufnahme der Schaltmuffe eine Mehrzahl an Zugflanken ausgebildet. Die Zugflanken sind bevorzugt äquidistant auf dem Umfang der dem Schaltgegenstück abliegenden Seite der Aufnahme ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die dem Schaltgegenstück abliegende Seite der Aufnahme in die Aufnahme hineinragende Zähne auf. Dabei fungieren die beiden Flanken eines Zahns als Schub- bzw. Zugflanke. Zwischen den Zähnen sind die das Widerlager konstituierenden Anlageflächen angeordnet. Die Aufnahme der Schaltmuffe weist somit beidseitig Funktionsflächen in Form einer Verzahnung auf. Die dem Schaltgegenstück zuliegende Seite der Aufnahme weist eine Verzahnung mit Schaltrampen und Schubflanken auf, während die dem Schaltgegenstück abliegende Seite der Aufnahme eine Verzahnung mit Zug- und Schubflanken und Anlageflächen bildet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verzahnung auf der dem Schaltgegenstück abliegenden Seite eine DIN5480 Verzahnung. Bevorzugt weist die Schiebemuffe auf der dem Schaltgegenstück zuliegenden Seite mindestens eine Zugflanke auf. Insbesondere sind Geometrie und Anordnung der mindestens einen Zugflanke der Schiebemuffe auf Geometrie und Anordnung der mindestens einen Zugflanke der Schaltmuffe abgestimmt. Bevorzugt weist die Schiebemuffe auf der dem Schaltgegenstück zuliegenden Seite Funktionsflächen auf, die als Zug- und Schubflanken mit den Zug- und Schubflanken der Schaltmuffe geeignet sind, Dreh- und Bremsmomente zwischen Schiebemuffe und Schaltmuffe zu übertragen. Insbesondere weist die Schiebemuffe auf der dem Schaltgegenstück zuliegenden Seite äquidistant auf dem Umfang der Schiebemuffe angeordnete Zugflanken auf. Hierdurch wird vorteilhaft eine effiziente Kraftübertragung zwischen Schalt- und Schiebemuffe ermöglicht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Aufnahme einen axialen Freigang zur Verschiebung der Schiebemuffe gegenüber der Schaltmuffe auf. Hiermit ist es vorteilhaft möglich, die Schiebemuffe innerhalb der Aufnahme der Schaltmuffe axial zu verschieben.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Schiebemuffe Vorrichtungen zur radialen Führung der Schiebemuffe auf einer Welle auf. Die Vorrichtung zur radialen Führung der Schiebemuffe auf einer Welle kann beispielsweise eine DIN 5480-Verzahnung aufweisen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Schiebemuffe Vorrichtungen zur Fixierung der Schiebemuffe in Umfangsrichtung auf. Die Schiebemuffe ist bevorzugt verdrehfest gelagert, aber axial verschiebbar.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Schiebemuffe Vorrichtungen zur Einleitung und/oder Übertragung von Aktorikkräften auf. Durch ein Aktoriksystem wird das Ein- und Ausrücken der Schaltmuffe in bzw. aus dem Schaltgegenstück ausgelöst. Dadurch wird eine entsprechende Aktorikkraft an die Schiebemuffe gegeben, die diese in die entsprechende Kraft auf die Schaltmuffe mindestens teilweise oder vollständig überträgt.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die mindestens eine Feder Federkräfte mit einer Kraftkomponente in einer radialen Richtung und/oder mit einer Kraftkomponente in axialer Richtung auf. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, sowohl axial als auch radial zwischen Schiebemuffe und Schaltmuffe wirkende Kräfte zu übertragen. Es ist hiermit vorteilhaft möglich, ein Verklemmen der Schaltverzahnung der Schaltmuffe mit der Schaltverzahnung des Schaltgegenstücks zu vermeiden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen Schaltmuffe und Schiebemuffe einen durch die Federkräfte hergestellten, definierten Kontakt der Schaltrampen von Schaltmuffe und Schiebemuffe im ausgerückten Zustand auf.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Freilaufanordnung, insbesondere für ein Getriebe, aufweisend einen Freilauf, wobei der Freilauf einen Freilauf-Innenring und einen Freilauf-Außenring und zwischen Freilauf-Innenring und Freilauf-Außenring gelagerte Freilaufkörper aufweist, und wobei die Freilaufanordnung eine Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist, wobei das Schaltgegenstück einen Freilauf-Außenring aufweist. Freilaufkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung sind zwischen Freilauf-Innenring und Freilauf-Außenring angebrachte Vorrichtungen, die eine Verbindung zwischen Freilauf-Außenring und Freilauf-Innenring herstellen, wobei die Verbindung bei Drehrichtungsumkehr oder bei Überschreiten der Drehzahl des Innenrings durch die Drehzahl des Außenrings gelöst wird. Freilaufkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen beispielsweise, aber nicht ausschließlich, Klemmkörper, Klemmrollen und Schlingfedern. Entsprechend ist der Freilauf gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise als Klemmkörper-Freilauf, als Rollen-Freilauf oder als Schlingfederkupplung ausgeführt. Es wird hiermit eine Freilaufanordnung zur Verfügung gestellt, die vorteilhaft ein Verklemmen der Schaltverzahnung von Schaltmuffe und Freilaufaußenring verhindert.
- 1a und 1b illustrieren schematisch den Aufbau einer Schaltmuffe gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 2a und 2b illustrieren schematisch den Aufbau einer Schiebemuffe gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 3a bis 3d illustrieren schematisch den Aufbau der Freilaufvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 4a bis 4j illustrieren schematisch den Schaltablauf mit einer Freilaufvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In 1a und 1b ist eine Schaltmuffe 3 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Die Schaltmuffe 3 weist eine Aufnahme 11 zur Aufnahme der Schiebemuffe 2 auf. Die bei Lagerung auf einer Welle im Getriebe dem Schaltgegenstück zuliegende Seite der Aufnahme 11 der Schaltmuffe 3 weist Funktionsflächen zum Einrichten eines Verdrehwinkels der Schaltmuffe 3 entlang einer Umfangsrichtung R und/oder zur Ausführung einer axialen Bewegung der Schaltmuffe 3 entlang einer axialen Richtung A und/oder zur Übertragung von Drehmomenten auf. Die Funktionsflächen sind als Schubflanken 4a und Schaltrampen 5a ausgeführt. Die bei der Lagerung auf einer Welle im Getriebe dem Schaltgegenstück abliegende Seite der Aufnahme 11 weist Funktionsflächen zum Übertragen von Drehmomenten bzw. Bremsmomenten des Antriebs und Funktionsflächen zum Übertragen der Ausrückkräfte auf. Zur Übertragung von Drehmomenten bzw. Bremsmomenten sind umfänglich umlaufend äquidistant Zug- und Schubflanken 24a, 25a an der dem Schaltgegenstück abliegenden Seite der Aufnahme 11 angeordnet. Die Zug- und Schubflanken 24a, 25a können als Flanken einer Verzahnung ausgeführt sein. Zwischen den Zähnen der Verzahnung sind Funktionsflächen zum Übertragen der Ausrückkräfte ausgebildet. Diese Funktionsflächen bilden ein Widerlager 7a zum Übertragen der Ausrückkräfte. Die Schaltmuffe 3 weist eine geeignet angebrachte Federaufnahme 6a auf. An der bei Lagerung der Schaltmuffe 3 auf einer Welle im Getriebe dem Schaltgegenstück zugewandten Stirnseite der Schaltmuffe 3 weist die Schaltmuffe 3 eine Schaltverzahnung 8a auf. Die Schaltverzahnung 8a weist gerade Zugflanken 9a und Schubflanken 10a mit Hinterlegung auf.
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In 2a und 2b ist eine Schiebemuffe 2 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Die Schiebemuffe 2 weist an der bei Lagerung auf einer Welle im Getriebe dem Schaltgegenstück zugewandten Stirnseite Funktionsflächen auf. Diese Funktionsflächen sind als Schubflanken 4b, Schaltrampen 5b und Zugflanken 24b ausgebildet. Die Geometrie und Anordnung der Schubflanken 4b, Schaltrampen 5b und Zugflanken 24b ist dabei auf die Geometrie und Anordnung der entsprechenden Gegenstücke der Schaltmuffe 3 abgestimmt. Insbesondere sind Geometrie und Anordnung der Schub- und Zugflanken 4b, 24b auf die Geometrie und Anordnung der Schub- und Zugflanken 25a, 24a und Geometrie und Anordnung der Schaltrampen 5b auf Geometrie und Anordnung der Schaltrampen 5a abgestimmt. Die Schiebemuffe 2 weist weiterhin eine geeignet platzierte Federaufnahme 6b auf. Die im eingebauten Zustand dem Schaltgegenstück abgewandte Stirnseite der Schiebemuffe 2 weist ein Widerlager 7b zur Übertragung der Ausrückkräfte auf.
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In 3a bis 3d ist eine Freilaufanordnung 12 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Freilaufanordnung 12 weist einen Freilauf 13 auf. Der Freilauf 13 weist einen Freilauf-Innenring 14 und einen Freilauf-Außenring 15 auf. Zwischen Freilauf-Innenring 14 und Freilauf-Außenring 15 sind die Freilauf-Klemmkörper 16 gelagert. Der Freilauf-Außenring 15 weist eine Schaltverzahnung 8c auf. Bevorzugt sind die Zugflanken 9c der Schaltverzahnung 8c gerade und die Schubflanken 10c mit einer Hinterlegung ausgeführt. Die Freilaufanordnung 12 weist ferner eine im Getriebe mit dem Freilauf 13 auf einer Welle gelagerte Schaltvorrichtung 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf. Die Schaltvorrichtung 1 weist eine Schaltmuffe 3 und eine in der Schaltmuffe 3 verschiebbar gelagerte Schiebemuffe 2 auf. Die Schaltmuffe 3 weist eine Aufnahme 11 zur Lagerung der Schiebemuffe 2 in der Schaltmuffe 3 auf. Schiebemuffe 2 und Schaltmuffe 3 sind über mindestens eine Feder 17 an den jeweiligen Federaufnahmen 6a, 6b der Schaltmuffe 3 und Schiebemuffe 2 gekoppelt. Die Schaltrampen 5a und 5b von Schaltmuffe 3 und Schiebemuffe 2 weisen denselben Neigungswinkel auf, so dass ein direkter Kontakt zwischen den Schaltrampen 5a und 5b möglich ist. Zugflanken 24a, 24b von Schalt- und Schiebemuffe sind derart ausgeführt, dass ein direkter Kontakt zwischen den Zugflanken 24a, 24b von Schalt- und Schiebemuffe möglich ist. Die Schiebemuffe 2 weist eine Vorrichtung zur radialen Führung 18 der Schiebemuffe 2 auf. Dabei sind axiale Richtung A und Umfangsrichtung R durch die die Freilaufanordnung aufnehmende Welle definiert.
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In 4a - 4j ist der Schaltablauf mit einer Freilaufanordnung 12 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. In 4a ist die Freilaufanordnung 12 zu Beginn des Einrückvorgangs der Schaltmuffe 3 in den Freilauf 13 dargestellt. Die Schaltmuffe 3 ist ausgelegt, die Schaltverzahnungen 8a und 8c von Schaltmuffe 3 und Freilauf 13 greifen nicht ineinander. Die Zähne der Schaltverzahnung 8a der Schaltmuffe 3 stehen auf den Zähnen der Schaltverzahnung 8c des Freilauf-Außenrings 15. Die Schaltverzahnungen 8a und 8c von Schaltmuffe 3 und Freilauf-Außenring 15 stehen in einer Zahn-auf-Zahn-Stellung. Die Schiebemuffe 2 ist mittels einer Führungsvorrichtung 18 derart in der Schaltmuffe 3 gelagert, dass die Schiebmuffe mit der Anlagefläche 7b an der entsprechenden Anlagefläche 7a der Schaltmuffe 3 anliegt. Die Schaltrampen 5a und 5b von Schalt- und Schiebemuffe liegen direkt aneinander an. Der Kontakt der Schaltrampen 5a und 5b wird mittels Federkraft der Feder 17 gehalten. Die Zugflanken 24a und 24b von Schaltmuffe 3 und Schiebemuffe 2 liegen direkt aneinander an. Der Freilauf-Innenring 14 ist drehfest gelagert. Am Freilauf 13 greift infolge des Antriebsmoment des Motors eine Umfangskraft 19 an (4b). Über das Aktoriksystem 26 wird nun der Einrückvorgang eingeleitet. Das Aktoriksystem 26 wirkt mit einer Schaltkraft 20 auf die Schiebemuffe 2. Nimmt die Aktorik-Schaltkraft 20 weiter zu, gleitet die Schiebemuffe 2 in der Aufnahme 11 axial in Richtung des Freilaufs 13 (4c). Mittels der Schaltrampen 5a und 5b wird die axiale Bewegung der Schiebemuffe 2 in eine radiale Bewegung der Schaltmuffe 3 übertragen. Es kommt zu einer Verschiebung der Schiebemuffe 2 und einer Verdrehung der Schaltmuffe 3 mittels der Schaltrampen 5a und 5b. Die Schaltverzahnungen 8a und 8c beginnen sich aus der Zahn-auf-Zahn-Stellung zu lösen. Die Zugflanken 24a und 24b von Schaltmuffe 3 und Schiebemuffe 2 stehen nicht länger in Kontakt. Die Federkraft weist sowohl eine Kraftkomponente in axialer und als auch in radialer Richtung auf.
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Nimmt die Aktorik-Schaltkraft 20 weiter zu, gleitet die Schiebemuffe 2 in der Aufnahme 11 in axialer Richtung A zu dem dem Freilauf 13 zuliegenden Rand der Aufnahme ( 4d). Die Schaltmuffe 3 verdreht sich weiter, die Zahn-auf-Zahn-Stellung der Schaltverzahnungen 8a und 8c wird aufgehoben.
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Die Schaltverzahnung 8a der Schaltmuffe 3 gleitet in die Schaltverzahnung 8c des Freilauf-Außenrings 15 (4e). Die Schiebemuffe 2 befindet sich infolge der axialen Bewegung der Schaltmuffe 3 wieder fast an der Anlagefläche 7a der Schaltmuffe 3. Die Schaltrampen 5a und 5b sind nicht mehr in Kontakt. Es wirkt eine Haltkraft 21 auf die Schiebemuffe 2.
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Wird nun das Antriebsmoment reduziert, nimmt die am Freilauf 13 anliegende Umfangskraft 19 ab (4f). Der vorgespannte Freilauf 13 entspannt sich. Die Schaltmuffe 3 verdreht sich gegenüber der Schiebemuffe 2. Der Freigang zwischen den Schubflanken 4a und 4b wird reduziert, bis die Schubflanken 4a und 4b fast in Kontakt sind und der Freilauf 13 lastlos ist (4g). Der Einrückvorgang ist abgeschlossen, der Schubbetrieb erfolgt nun über die Klauenkupplung. Die Schubflanken 4a und 25a der Schaltmuffe 3 liegen an den Schubflanken 4b der Schiebemuffe 2 an. Die Zugflanken 24a und 24b sind in Kontakt. Es wirkt ein Schubmoment 22 auf den Freilauf-Außenring 15 (4h).
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In 4i ist das Einleiten des Ausrückvorgangs dargestellt. Es liegen keine Motormomente an der Freilaufanordnung 12 an. Sowohl die Schaltmuffe 3 als auch der Freilauf 13 sind frei von Motormomenten. Das Aktoriksystem 26 wirkt mit einer Ausrückkraft 23 auf die Schiebemuffe 2 und verschiebt diese axial. Die Zugflanken 24a und 24b sowie die Schubflanken 4a, 25a und 4b bleiben in Kontakt. Infolge der Hinterlegung 10a und 10c der Schaltverzahnungen 8a und 8c wirkt eine Umfangskraft 24 auf den Freilauf 13. Die Stärke der Ausrückkraft 23 ist durch die Ausprägung der Hinterlegung 10a und 10c bedingt. Bei fehlender Hinterlegung 10a und 10c ist die Ausrückkraft 23 minimal. Mittels über die Widerlager 7a und 7b übertragener Ausrückkraft 23 wird die Schaltverzahnung 8a der Schaltmuffe 3 aus der Schaltverzahnung 8c des Freilaufs 13 gezogen (4j). Die Zugflanken 24a und 24b sowie die Schubflanken 4a, 25a und 4b bleiben bei dieser Bewegung in Kontakt. Der Ausrückvorgang ist abgeschlossen. Die beiden Schaltelemente sind voneinander entkoppelt.
