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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltanordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer Schaltwalze, die mittels eines Schaltwalzenantriebs in einer ersten Drehrichtung oder in einer zweiten Drehrichtung antreibbar ist, wobei die Schaltwalze eine Steuerkurve aufweist, die sich in einer Umfangsrichtung über einen Steuerkurvenwinkelbereich erstreckt, mit einem ersten Steuerkurvenfolger, der an der Steuerkurve geführt ist und der mit einem ersten Schaltkupplungspaket zum Schalten von wenigstens einer ersten Gangstufe gekoppelt ist, mit einem zweiten Steuerkurvenfolger, der an der Steuerkurve geführt ist und der mit einem zweiten Schaltkupplungspaket zum Schalten von wenigstens einer zweiten Gangstufe gekoppelt ist, wobei der erste Steuerkurvenfolger und der zweite Steuerkurvenfolger in der Umfangsrichtung um einen Abstandswinkel voneinander beabstandet sind, wobei in einer ersten Drehstellung der Schaltwalze die erste Gangstufe geschaltet ist und die zweite Gangstufe nicht geschaltet ist, wobei in einer zweiten Drehstellung der Schaltwalze die zweite Gangstufe geschaltet ist und die erste Gangstufe nicht geschaltet ist.
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Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeuggetriebe dienen Schaltanordnungen zum Ein- und Auslegen von Gangstufen. In manuellen Schaltgetrieben wird mittels eines Schalthebels häufig eine Schaltwelle axial versetzt oder verdreht (entsprechend einem Schalt- oder einem Wählvorgang). Ein Finger an der Schaltwelle greift dann je nach Wählstellung in eine von mehreren Schaltstangen, die mit entsprechenden Schaltgliedern (z.B. Schaltgabeln) gekoppelt sind. Jedes Schaltglied ist dabei einem Schaltkupplungspaket zugeordnet, das eine oder zwei Gangstufen aufweisen kann. Ein axiales Versetzen einer Schaltstange führt folglich zu einem Einlegen einer Gangstufe oder zu einem Auslegen einer Gangstufe.
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Auf dem Gebiet der automatisierten Kraftfahrzeuggetriebe ist es bekannt, für Schalt- und für Wählbewegungen geeignete Aktuatoren vorzusehen. Beispielsweise kann eine Aktuatorik für ein automatisiertes Schaltgetriebe einen Schaltantrieb zum axialen Versetzen einer Schaltwelle und einen Wählantrieb zum Verdrehen der Schaltwelle beinhalten. Diese Antriebe können durch Hydraulikmotoren (Hydraulikzylinder oder Ähnliches) gebildet sein, können jedoch auch durch elektromotorische oder elektromagnetische Antriebe gebildet sein.
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Wenn jeder Schaltstange ein eigener Schaltzylinder zugeordnet ist, kann auf einen separaten Wählantrieb verzichtet werden.
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Die oben beschriebenen Aktuatoranordnungen eignen sich sowohl für automatisierte Schaltgetriebe (ASG) als auch für Doppelkupplungsgetriebe. In Doppelkupplungsgetrieben ist es bekannt, dass Antriebsleistung generell über einen von zwei Leistungsübertragungspfaden geführt wird, wohingegen in dem dann passiven Leistungsübertragungspfad bereits eine Gangstufe vorgewählt werden kann. Ein Gangwechsel findet dann durch überschneidende Betätigung von zwei Reibkupplungen der Leistungsübertragungspfade statt, so dass Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung durchgeführt werden können.
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Auf dem Gebiet der Doppelkupplungsgetriebe ist es bekannt, jedem Teilgetriebe, also jedem Leistungsübertragungspfad, eine Schaltwalze zuzuordnen. Hierbei ist folglich eine Schaltwalze den geraden Gangstufen zugeordnet. Die andere Schaltwalze ist den ungeraden Gangstufen des anderen Teilgetriebes zugeordnet.
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Ein Beispiel einer solchen Schaltanordnung für ein Doppelkupplungsgetriebe ist aus dem Dokument
DE 10 2013 003 520 A1 bekannt. Wie es dort offenbart ist, kann jedem Teilgetriebe eine eigene Schaltwalze zugeordnet sein, die wenigstens eine Schaltkontur bzw. Steuerkurve beinhaltet. Alternativ kann eine einzelne Schaltwalze zum Betätigen sämtlicher Gangstufen des Doppelkupplungsgetriebes vorgesehen sein. Das Doppelkupplungsgetriebe soll dort generell sieben Vorwärtsgangstufen und eine Rückwärtsgangstufe beinhalten. Bei einer Schaltwalze zum Schalten sämtlicher Gangstufen des Doppelkupplungsgetriebes sind vier Schaltkurven vorgesehen, die jeweiligen Schaltkupplungspaketen entsprechen. Die Schaltkurven sind teilweise verbreitert, um ein gleichzeitiges Ein- und Auslegen von Vorwärtsgangstufen in dem ersten bzw. dem zweiten Teilgetriebe zu ermöglichen.
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Das Dokument
DE 10 2014 104 569 A1 offenbart eine Schaltwalze für ein Kraftfahrzeuggetriebe, wobei eine Steuerkurve durch eine Nut in der Schaltwalze gebildet ist und wobei eine Nutbreite in einem Gangabschnitt größer ist als eine Nutbreite in einem Neutralabschnitt.
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Aus dem Dokument
DE 10 2004 058 475 A1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe bekannt, bei dem zwei Schaltwalzen vorgesehen sind, die jeweils sowohl Gangstufen eines ersten als auch eines zweiten Teilgetriebes zugeordnet sind. Steuerkurven erstrecken sich um 360°. Die Gangstufen sind so auf die Schaltwalzen verteilt, dass wenigstens eine direkte Mehrfachschaltung ausführbar ist.
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Das Dokument
WO 2006/045360 A1 offenbart ein Parksperrensystem für ein Kraftfahrzeuggetriebe, wobei das Parksperrensystem einen Sperrmechanismus aufweist sowie einen Betätigungsmechanismus zum Betätigen des Sperrmechanismus. Ein Betätigungshebel ist in Richtung einer Sperrwinkelposition vorgespannt. Ein Aktuatorglied ist mittels eines Aktuators, der beispielsweise durch eine Schaltwalze gebildet sein kann, zwischen einer Halteposition und einer Betätigungsposition bewegbar. In der Halteposition hält das Aktuatorglied einen Betätigungshebel für das Parksperrensystem in einer Freigabewinkelposition.
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Eine Schaltwalze für ein Stufengetriebe eines Kraftfahrzeuges mit einer Schaltspur ist aus dem Dokument
DE 20 2005 018 647 U1 bekannt. Hier ist die Schaltspur so ausgebildet, dass bei einem Drehen der Schaltwalze in eine Richtung ein Spurfolger in axialer Richtung hin und her bewegt wird, um einen Gang ein- bzw. auslegen zu können.
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Das Dokument
DE 198 00 880 A1 offenbart eine Schaltvorrichtung mit einer Schaltwalze, an der drei Steuerkurven ausgebildet sind. In einer Position der Schaltwalze sind zwei Gangstufen gleichzeitig eingelegt, um eine Parksperre für ein Kraftfahrzeug zu realisieren.
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Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schaltanordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe anzugeben.
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Die obige Aufgabe wird zum einen gelöst durch eine Schaltanordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer Schaltwalze, die mittels eines Schaltwalzenantriebs in einer ersten Drehrichtung oder in einer zweiten Drehrichtung antreibbar ist, wobei die Schaltwalze eine Steuerkurve aufweist, die sich in einer Umfangsrichtung über einen Steuerkurvenwinkelbereich erstreckt, mit einem ersten Steuerkurvenfolger, der an der Steuerkurve geführt ist und der mit einem ersten Schaltkupplungspaket zum Schalten von wenigstens einer ersten Gangstufe gekoppelt ist, mit einem zweiten Steuerkurvenfolger, der an der Steuerkurve geführt ist und der mit einem zweiten Schaltkupplungspaket zum Schalten von wenigstens einer zweiten Gangstufe gekoppelt ist, wobei der erste Steuerkurvenfolger und der zweite Steuerkurvenfolger in der Umfangsrichtung um einen Abstandswinkel voneinander beabstandet sind, wobei in einer ersten Drehstellung der Schaltwalze die erste Gangstufe geschaltet ist und die zweite Gangstufe nicht geschaltet ist, wobei in einer zweiten Drehstellung der Schaltwalze die zweite Gangstufe geschaltet ist und die erste Gangstufe nicht geschaltet ist, und wobei in einer dritten Drehstellung der Schaltwalze die erste Gangstufe geschaltet ist und die zweite Gangstufe geschaltet ist, um eine Parksperrenfunktion einzurichten.
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Die erfindungsgemäße Schaltanordnung beinhaltet eine Schaltwalze, die eine Steuerkurve aufweist, an der ein erster und ein zweiter Steuerkurvenfolger geführt sind. Vorzugsweise weist die Schaltwalze eine einzelne Steuerkurve auf. Ferner ist es bevorzugt, wenn wenigstens einem der Steuerkurvenfolger genau zwei Gangstufen zugeordnet sind. Die Steuerkurvenfolger sind in Umfangsrichtung um einen Abstandswinkel voneinander beabstandet, der vorzugsweise kleiner ist als 180° und vorzugsweise kleiner als 150°, insbesondere kleiner als 130°. Bevorzugt ist der Abstandswinkel größer als 80°, insbesondere größer als 90°, vorzugsweise größer als 100°.
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Generell ist die Steuerkurve so ausgebildet, dass in der ersten Drehstellung nur die erste Gangstufe geschaltet ist, dass in der zweiten Drehstellung nur die zweite Gangstufe geschaltet ist und dass in der dritten Drehstellung die erste und die zweite Gangstufe gleichzeitig geschaltet sind.
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Die Steuerkurve erstreckt sich vorzugsweise über 360° und ist als eine in Umfangsrichtung geschlossene Steuerkurve ausgebildet.
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Trotz der Tatsache, dass zwei Steuerkurvenfolger in eine einzelne Steuerkurve eingreifen, kann folglich nicht nur das Schalten von mindestens zwei und maximal vier Gangstufen erfolgen, sondern auch das Einlegen einer Parksperre.
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Es ergeben sich folglich Vorteile hinsichtlich der Ansteuerung, hinsichtlich des Raumbedarfs, des Gewichtes, der Robustheit (Störanfälligkeit), hinsichtlich der Kosten in Entwicklung sowie Herstellung und Montage, bzw. hinsichtlich von wenigstens einem der oben genannten Vorteile.
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Die dritte Drehstellung wird vorzugsweise aus der ersten oder aus der zweiten Drehstellung heraus angefahren, so dass generell eine Gangstufe geschaltet ist, bevor die andere Gangstufe, die zum Realisieren der Parksperrenfunktion notwendig ist, ebenfalls eingelegt wird.
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Durch die Ausgestaltung der Schaltanordnung ist es zudem ggf. möglich, auf eine separate Parksperrenanordnung zu verzichten. Derartige Parksperrenanordnungen benötigen in der Regel axial den Bauraum eines Radsatzes, da die Parksperrenanordnungen üblicherweise ein Parksperrenrad mit einer Außenverzahnung beinhalten, sowie eine Parksperrenklinke oder dergleichen, die in einer Parksperrenposition in eine Zahnlücke des Parksperrenrades eingreift, um auf diese Weise eine starr mit dem Parksperrenrad verbundene Welle in Bezug auf ein Gehäuse des Kraftfahrzeuggetriebes bzw. der Schaltanordnung festzulegen. Die Welle ist vorzugsweise direkt mit einem Abtrieb bzw. mit einem Differential verbunden, so dass eine solche P-Position ein Wegrollen des Fahrzeuges verhindern kann.
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Insbesondere bei automatisierten Getrieben sind derartige Parksperrenfunktionen wichtig, da die zugeordneten Reibkupplungen häufig normalerweise offene Kupplungen sind. Bei herkömmlichen manuellen Schaltgetrieben ist die Anfahrkupplung generell eine normalerweise geschlossene Kupplung, so dass bereits mit Einlegen einer Gangstufe in der Regel eine Art Wegfahrsicherung unabhängig von einer Handbremse realisiert werden kann.
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Bei automatisierten Getrieben kann, wie oben erwähnt, eine Parksperrenfunktion mittels einer Parksperrenanordnung realisiert werden, oder aber dadurch, dass zwei Gangstufen in dem gleichen Getriebe eingelegt werden, wodurch das Getriebe insgesamt verblockt bzw. blockiert wird. Bei einem Doppelkupplungsgetriebe versteht sich, dass die zwei Gangstufen generell in einem der zwei Teilgetriebe enthalten sind.
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Die Schaltwalze der Schaltanordnung ist vorzugsweise einem Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet. Für das andere Teilgetriebe dieses Doppelkupplungsgetriebes ist dann in der Regel eine vergleichbare Schaltanordnung vorgesehen, die beispielsweise eine zweite Schaltwalze aufweisen kann, die mit einer Steuerkurve oder mit zwei Steuerkurven realisiert sein kann.
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Die Aufgabe wird vollkommen gelöst.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die zweite Drehstellung und die dritte Drehstellung benachbart zueinander angeordnet.
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Benachbart zueinander angeordnet heißt im vorliegenden Zusammenhang, dass zwischen der Funktion, bei der die zweite Gangstufe geschaltet ist, und der Funktion in der dritten Drehstellung, bei der die erste und die zweite Gangstufe geschaltet sind, keine andere Funktionalität vorhanden ist, insbesondere keine weitere Gangstufe, geschaltet wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Steuerkurve einen ersten Gangabschnitt auf, der gegenüber einer Neutrallinie in einer ersten axialen Richtung vorsteht, und weist einen zweiten Gangabschnitt auf, der gegenüber der Neutrallinie in einer zweiten axialen Richtung vorsteht.
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Die Steuerkurve weist folglich eine Neutrallinie auf, die einer Neutralposition der Schaltkupplungspakete entspricht. Der erste Gangabschnitt dient dann zum Betätigen der Steuerkurvenfolger in einer ersten axialen Richtung, um jeweils eine Gangstufe eines Schaltkupplungspaketes zu schalten. Der zweite Gangabschnitt dient dann dazu, um mittels der Steuerkurvenfolger jeweils die andere Gangstufe des jeweiligen Schaltkupplungspaketes zu schalten.
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Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn zwischen dem ersten Gangabschnitt und dem zweiten Gangabschnitt ein Neutralabschnitt angeordnet ist, der auf der Neutrallinie liegt, wobei der Neutralabschnitt sich über einen Neutralwinkel erstreckt, der größer ist als der Abstandswinkel, um den der erste Steuerkurvenfolger und der zweite Steuerkurvenfolger in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
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Folglich können sich beide Steuerkurvenfolger in dem gleichen Neutralabschnitt befinden, ohne dass eine Gangstufe eingelegt ist. Ausgehend von diesem Zustand kann dann entweder der eine Steuerkurvenfolger in den einen Gangabschnitt einfahren, oder der andere Steuerkurvenfolger kann in den anderen zweiten Gangabschnitt einfahren.
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Die Steuerkurve weist vorzugsweise neben dem Neutralabschnitt, dessen Neutralwinkel größer ist als der Abstandswinkel, einen zweiten Neutralabschnitt auf, der zwischen den Gangabschnitten angeordnet ist. Der zweite Neutralabschnitt erstreckt sich dabei über einen zweiten Neutralwinkel, der kleiner ist als der Abstandswinkel, um den die Steuerkurvenfolger voneinander beabstandet sind. Folglich können nicht beide Steuerkurvenfolger in dem zweiten Neutralabschnitt angeordnet sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Steuerkurve einen ersten Gangabschnitt auf, der sich über einen ersten Gangwinkel erstreckt.
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Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn die Steuerkurve einen zweiten Gangabschnitt aufweist, der sich über einen zweiten Gangwinkel erstreckt, der kleiner ist als der erste Gangwinkel.
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Der zweite Gangabschnitt ist dabei ein „gewöhnlicher“ Gangabschnitt, der zum Ein- und Auslegen von Gangstufen des Kraftfahrzeuggetriebes dient. Der erste Gangabschnitt, dessen erster Gangwinkel größer ist als der zweite Gangwinkel, bietet hierdurch die Möglichkeit, dass eine Gangstufe eingelegt bleiben kann, während die Schaltwalze über einen Drehwinkel entsprechend dem ersten Gangwinkel verdreht wird. Bei der gleichen Bewegung ist es hingegen möglich, an dem anderen Schaltkupplungspaket mittels des anderen Steuerkurvenfolgers von einer Neutralposition in eine Gangposition zu wechseln bzw. umgekehrt.
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Folglich ist es ferner vorteilhaft, wenn der erste Gangwinkel so groß ist, dass ein Steuerkurvenfolger sowohl in der zweiten als auch in der dritten Drehstellung an dem ersten Gangabschnitt geführt ist.
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Dabei ist es ferner vorteilhaft, wenn der erste Gangabschnitt einen ersten Umfangsabschnitt und einen daran anschließenden zweiten Umfangsabschnitt aufweist, wobei eine erste Steuerkurvenbreite im Bereich des ersten Umfangsabschnittes kleiner ist als eine zweite Steuerkurvenbreite im Bereich des zweiten Umfangsabschnittes.
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Der zweite Umfangsabschnitt ist folglich breiter, vorzugsweise doppelt so breit wie der erste Umfangsabschnitt. Folglich kann der zweite Umfangsabschnitt aus zwei verschiedenen Drehrichtungen angefahren werden, wobei ein darin einfahrender Steuerkurvenfolger bei der einen Drehrichtung in der Neutralposition bleibt, und bei der anderen Drehrichtung in der Gangposition bleibt.
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Folglich wird durch diese Ausgestaltung eine Art „Hysterese“ der Steuerkurve realisiert, indem der erste Gangabschnitt so gestaltet wird, dass er je nach Drehrichtung eine andere Funktion hat.
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Die dritte Drehstellung kann bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung in einen Schaltwalzen-„Aktivierungsbereich“ von beispielsweise 360° integriert werden, ohne dass spürbare anderweitige Funktionseinbußen auftreten.
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Es wird insgesamt bei bewusster Aufhebung der „Desmodromik“ eine drehrichtungsabhängige Steuerung ermöglicht und eine sehr kompakte Bauweise machbar.
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Die Integration der dritten Drehstellung wird in einer bevorzugten Ausführungsform realisiert, indem im Bereich des ersten Gangabschnittes eine Zwangsauslenkung in der dritten Drehstellung aufgehoben wird und der Gangabschnitt in Umfangsrichtung verlängert wird, so dass quasi eine „Verdoppelung“ einer Gangposition realisiert wird.
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Die erste Gangstufe, die in der dritten Drehstellung geschaltet ist, ist vorzugsweise eine Rückwärtsgangstufe. Die zweite Gangstufe, die in der dritten Drehstellung vorzugsweise geschaltet ist, ist vorzugsweise die Vorwärtsgangstufe 6.
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Das erste Schaltkupplungspaket bedient vorzugsweise die Rückwärtsgangstufe und eine Vorwärtsgangstufe 4. Das zweite Schaltkupplungspaket bedient vorzugsweise die Vorwärtsgangstufe 6 und die Vorwärtsgangstufe 2.
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In einem zweiten Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes sind vorzugsweise Vorwärtsgangstufen 1, 3, 5, 7 integriert, die ebenfalls mittels zwei Schaltkupplungspaketen ansteuerbar sind, beispielsweise mittels einer weiteren einspurigen Schaltwalze, wie oben beschrieben, die jedoch vorzugsweise keine Parksperrenfunktion beinhaltet.
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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 Antriebsstranges mit einem Kraftfahrzeuggetriebe, das eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung beinhaltet;
- 2a-2e unterschiedliche Drehstellungen einer Schaltwalze der Schaltanordnung der 1 in einer Umfangsabwicklung der Schaltwalze bzw. der zugeordneten Steuerkurve; und
- 3a-3h ebenfalls unterschiedliche Drehstellungen einer Schaltwalze der Schaltanordnung der 1 in einer axialen Seitenansicht
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In 1 ist in schematischer Form ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Der Antriebsstrang 10 weist einen Antriebsmotor 12 auf, bei dem es sich um einen Verbrennungsmotor handeln kann oder um eine Hybridantriebseinheit. Ferner beinhaltet der Antriebsstrang 10 ein Doppelkupplungsgetriebe 14, das eingangsseitig mit dem Antriebsmotor 12 verbunden ist und das ausgangsseitig mit einem Differential 16 verbunden ist, mittels dessen Antriebsleistung auf angetriebene Räder 18L, 18R verteilbar ist.
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Das Doppelkupplungsgetriebe 14 weist eine Doppelkupplungsanordnung 20 mit einer ersten Reibkupplung 22 und einer zweiten Reibkupplung 24 auf. Eingangsglieder der ersten und der zweiten Reibkupplung 22, 24 sind mit einer Antriebswelle des Antriebsmotors 12 verbunden. Ein Ausgangsglied der ersten Reibkupplung 22 ist mit einem ersten Teilgetriebe 26 verbunden, das den ungeraden Vorwärtsgangstufen 1, 3, 5, 7 etc. zugeordnet ist. Ein Ausgangsglied der zweiten Reibkupplung 24 ist mit einem zweiten Teilgetriebe 28 verbunden, das den geraden Vorwärtsgangstufen 2, 4, 6 sowie einer Rückwärtsgangstufe R zugeordnet ist.
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Ausgänge der zwei Teilgetriebe 24, 28 sind mit einem Eingangsglied des Differentials 16 verbunden.
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Das Doppelkupplungsgetriebe 14 kann auf an sich bekannte Art und Weise betrieben werden. Sofern Leistung über eines der Teilgetriebe übertragen wird, kann in dem anderen, dann passiven Teilgetriebe eine Anschlussgangstufe vorgewählt werden, bei geöffneter zugeordneter Reibkupplung. Anschließend kann durch überschneidende Betätigung der zwei Reibkupplungen 22, 24 ein Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung erfolgen, wobei das bisher passive Teilgetriebe dann das aktive Teilgetriebe wird, über das Antriebsleistung übertragen wird. Das bislang aktive Teilgetriebe wird zum passiven Teilgetriebe, in dem dann wieder eine Anschlussgangstufe vorgewählt werden kann.
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Die Reibkupplungen 22, 24 werden automatisiert betätigt, beispielsweise mittels hydraulischer Kupplungsaktuatoren. Zur Betätigung der zwei Teilgetriebe 26, 28 dient eine Schaltanordnung 30. In 1 ist aus Gründen einer übersichtlicheren Darstellung lediglich gezeigt, dass die Schaltanordnung 30 zur Betätigung des zweiten Teilgetriebes 28 dient. Die Schaltanordnung 30 kann jedoch auch weitere Elemente und Aktuatoren beinhalten, um auch das erste Teilgetriebe 26 automatisiert betätigen zu können.
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Das zweite Teilgetriebe 28 weist einen Radsatz 32 für die Vorwärtsgangstufe 4 auf, sowie einen Radsatz 34 für die Vorwärtsgangstufe R. Diesen Radsätzen 32, 34 ist ein erstes Schaltkupplungspaket 36 zugeordnet, das mittels eines ersten Schaltgliedes 38 betätigbar ist. Das erste Schaltkupplungspaket 36 weist, wie es bei Vorgelegegetrieben üblich ist, zwei Schaltkupplungen auf, bei denen es sich vorzugsweise um Synchron-Schaltkupplungen handelt. Das erste Schaltglied 38 kann beispielsweise eine Schaltgabel sein, die in eine nicht näher bezeichnete Schaltmuffe des ersten Schaltkupplungspaketes 36 greift, derart, dass mittels der Schaltmuffe entweder der Radsatz 32 für die Vorwärtsgangstufe 4 oder der Radsatz 34 für die Rückwärtsgangstufe geschaltet wird, also die entsprechende jeweilige Gangstufe geschaltet bzw. vorgewählt wird.
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Das zweite Teilgetriebe 28 weist ferner einen Radsatz 42 für die Vorwärtsgangstufe 6 sowie einen Radsatz 44 für die Vorwärtsgangstufe 2 auf. Den Radsätzen 42, 44 ist ein zweites Schaltkupplungspaket 46 zugeordnet, das in ähnlicher Weise aufgebaut sein kann wie das erste Schaltkupplungspaket 36. Das zweite Schaltkupplungspaket 46 wird mittels eines zweiten Schaltglieds 48 betätigt, beispielsweise einer Schaltgabel, die in eine Schaltmuffe des zweiten Schaltkupplungspaketes 46 greift. Mittels des zweiten Schaltkupplungspaketes kann entweder die Vorwärtsgangstufe 6 oder die Vorwärtsgangstufe 2 geschaltet werden.
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Die Schaltanordnung 30 weist zur Betätigung des ersten Schaltkupplungspaketes 36 und des zweiten Schaltkupplungspaketes 46 eine Schaltwalze 50 auf. Die Schaltwalze 50 ist um eine Rotationsachse 52 verdrehbar gelagert, die parallel ausgerichtet ist zu nicht näher bezeichneten Wellen des zweiten Teilgetriebes 28. Die Schaltwalze 50 ist mittels eines Schaltwalzenantriebes 54 antreibbar. Der Schaltwalzenantrieb 54 kann beispielsweise ein Elektromotor sein.
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An einem Außenumfang der Schaltwalze 50 ist eine einzelne Steuerkurve 56 ausgebildet, die als Radialnut ausgebildet sein kann. An der Steuerkurve 56 sind ein erster Steuerkurvenfolger 58 und ein zweiter Steuerkurvenfolger 60 geführt. Der erste Steuerkurvenfolger 58 ist mit dem ersten Schaltglied 38 verbunden. Der zweite Steuerkurvenfolger 60 ist mit dem zweiten Schaltglied 48 verbunden.
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Die Schaltwalze 50 ist mittels des Schaltwalzenantriebs 54 in einer ersten Drehrichtung 62 oder in einer entgegengesetzten zweiten Drehrichtung 64 antreibbar. Bei einem Verdrehen der Schaltwalze 50 kommen die Steuerkurvenfolger 58, 60 selektiv in den Bereich von Gangabschnitten 68, 70, in denen sie axial ausgelenkt werden, und zwar ausgehend von einer Neutrallinie N. Die Position der Steuerkurvenfolger 58, 60 in der Neutrallinie N entspricht jeweiligen Neutralpositionen der Schaltkupplungspakete 36, 46. Sofern ein Steuerkurvenfolger 58, 60 in einem Gangabschnitt 68, 70 axial gegenüber der Neutrallinie N ausgelenkt wird, wird folglich über das zugeordnete Schaltglied 38, 48 das diesem Steuerkurvenfolger zugeordnete Schaltkupplungspaket 36, 46 betätigt, so dass damit eine Gangstufe eingelegt wird.
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Der erste Gangabschnitt 68 steht gegenüber der Neutrallinie N in einer ersten Axialrichtung vor. Sofern der erste Steuerkurvenfolger 58 in den ersten Gangabschnitt 68 gelangt, wird die Rückwärtsgangstufe R eingelegt. Sofern der zweite Steuerkurvenfolger 60 in den ersten Gangabschnitt 68 gelangt, wird die Vorwärtsgangstufe 2 eingelegt.
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Der zweite Gangabschnitt 70 erstreckt sich gegenüber der Neutrallinie N in die entgegengesetzte axiale Richtung. Wenn folglich der erste Steuerkurvenfolger 58 in den zweiten Gangabschnitt 70 gelangt, wird die Vorwärtsgangstufe 4 eingelegt. Wenn der zweite Steuerkurvenfolger 60 in den zweiten Gangabschnitt 70 gelangt, wird die Vorwärtsgangstufe 6 eingelegt.
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Die Steuerkurve 56 mit den Gangabschnitten 68, 70 ist vorliegend ferner so ausgebildet, dass zwei Gangstufen gleichzeitig einlegbar sind, um auf diese Weise eine Parksperrenfunktion zu realisieren. Dies wird anhand der 2 und 3 nachstehend im Detail erläutert werden.
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Die 2a bis 2e zeigen jeweils Abwicklungen der Steuerkurve 56 der Schaltwalze 50 der 1 in einer bevorzugten Ausführungsform. Die 2a bis 2e zeigen dabei unterschiedliche Drehstellungen der Schaltwalze 50. Aus Gründen einer übersichtlicheren Darstellung ist die Steuerkurve 56 dabei jeweils identisch dargestellt, wobei sich die Relativlage der Steuerkurvenfolger 58, 60 ändert und jeweils geändert eingezeichnet ist (obgleich die Steuerkurvenfolger 58, 60 im eingebauten Zustand eine konstante Umfangsposition in Bezug auf den Umfang der Schaltwalze 50 haben).
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2a zeigt eine Drehstellung DS6, bei der die Vorwärtsgangstufe 6 eingelegt ist. 2b zeigt eine Drehstellung DS4, bei der die Vorwärtsgangstufe 4 eingelegt ist. 2c zeigt eine Drehstellung DS2, bei der die Vorwärtsgangstufe 2 eingelegt ist. 2d zeigt eine Drehstellung DSR, bei der die Rückwärtsgangstufe R eingelegt ist, und 2e zeigt eine Drehstellung DSP der Schaltwalze 50, bei der eine Parksperrenfunktion realisiert ist, wobei die Rückwärtsgangstufe R und die Vorwärtsgangstufe 6 gleichzeitig eingelegt sind.
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In den 2a bis 2e sind ferner gewisse Abmessungen der Steuerkurve 56 und der Steuerkurvenfolger 58, 60 angegeben, die im Folgenden erläutert werden sollen:
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Die Steuerkurve erstreckt sich über einen Steuerkurvenwinkel aK, der vorliegend 360° beträgt. Die Steuerkurvenfolger 58, 60 sind in Umfangsrichtung um einen Abstandswinkel αD voneinander beabstandet, der beispielsweise in einem Bereich von 100° bis 130° liegen kann. Der erste Gangabschnitt 68 erstreckt sich in Umfangsrichtung über einen ersten Gangwinkel aG1, der beispielsweise in einem Bereich von 20° bis 70° liegen kann.
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Der zweite Gangabschnitt 70 erstreckt sich in Umfangsrichtung über einen zweiten Gangwinkel aG2, der beispielsweise in einem Bereich von 10° bis 35° liegen kann. Vorzugsweise ist der zweite Gangwinkel aG2 etwa halb so groß wie der erste Gangwinkel aG1.
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Die Gangabschnitte gehen jeweils über einen Übergangsbereich von einem Neutralabschnitt in den jeweiligen Gangabschnitt über, wobei der Übergangsbereich sich über einen Steigungswinkel αS erstreckt, der sich beispielsweise in einem Bereich von 10° bis 40° erstrecken kann.
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Die oben genannten Gangwinkel
aG1,
aG2 sind jene Winkel, in denen sich ein Steuerkurvenfolger jeweils in der Gangposition befindet. Ein Auslenkungsabschnitt gegenüber der Neutrallinie setzt sich in jedem Fall zusammen aus der Länge des jeweiligen Gangwinkels
aG1,
aG2 und von zwei Steigungswinkeln aS, so dass für die Auslenkungswinkel Folgendes gilt:
und
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Zwischen diesen Auslenkungsabschnitten mit den Auslenkungswinkeln αA1, αA2 erstrecken sich ein erster Neutralabschnitt, der sich über einen Neutralwinkel aN1 erstreckt, sowie ein zweiter Neutralabschnitt, der sich über einen zweiten Neutralwinkel aN2 erstreckt (siehe 2e).
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Der erste Gangabschnitt 68 ist in Umfangsrichtung in einen ersten Umfangsabschnitt 74 und einen zweiten Umfangsabschnitt 76 unterteilt. In dem ersten Umfangsabschnitt 74 weist der erste Gangabschnitt 68 eine Steuerkurvenbreite B1 auf, die der Steuerkurvenbreite in den Neutralabschnitten entspricht.
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In dem zweiten Umfangsabschnitt 76 weist der erste Gangabschnitt 68 eine Steuerkurvenbreite B2 auf, die größer ist als die erste Steuerkurvenbreite B1. Genauer gesagt weist der zweite Umfangsabschnitt 76 eine solche Breite auf, dass ein darin geführter Steuerkurvenfolger sich entweder in einer Gangposition befinden kann (siehe der erste Steuerkurvenfolger 58 in 2e, wobei die Rückwärtsgangstufe R eingelegt ist) oder in einer Neutralposition N, siehe 2a, wo der erste Steuerkurvenfolger 58 sich innerhalb des gleichen zweiten Umfangsabschnittes 76 befindet.
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Der erste Neutralwinkel aN1 ist größer als der Abstandswinkel αD zwischen den Steuerkurvenfolgern 58, 60. Der zweite Neutralwinkel aN2 ist kleiner als der Abstandswinkel αD.
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In 2a befindet sich die Steuerwalze 50 in der Drehstellung DS6. Der erste Steuerkurvenfolger 58 befindet sich innerhalb des zweiten Umfangsabschnittes 76 des ersten Gangabschnittes 68 und befindet sich in einer Neutralstellung N, derart, dass das erste Schaltkupplungspaket 36 sich ebenfalls in einer Neutralstellung befindet. Der zweite Steuerkurvenfolger 60 befindet sich innerhalb des zweiten Gangabschnittes 70, so dass mittels des zweiten Schaltkupplungspaketes 46 die Vorwärtsgangstufe 6 geschaltet ist.
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Wenn nun die Schaltwalze 50 in der ersten Drehrichtung 62 weitergedreht wird, ergibt sich die Stellung der 2b. Hier befindet sich der erste Steuerkurvenfolger 58 in dem zweiten Gangabschnitt 70, so dass die Vorwärtsgangstufe 4 mittels des ersten Schaltkupplungspaketes 36 eingelegt ist. Der zweite Steuerkurvenfolger 60 befindet sich innerhalb des ersten Neutralabschnittes.
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Bei einem Weiterdrehen der Schaltwalze in der ersten Drehrichtung 62 gelangt der zweite Steuerkurvenfolger 60 in den ersten Gangabschnitt 68, und zwar in den ersten Umfangsabschnitt 74 hiervon, derart, dass mittels des zweiten Schaltkupplungspaketes 46 die Vorwärtsgangstufe 2 eingelegt ist. Der erste Steuerkurvenfolger 58 befindet sich hierbei in der Neutralposition N in dem ersten Neutralabschnitt.
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Ein Weiterdrehen der Schaltwalze in der ersten Drehrichtung 62 führt dazu, dass der zweite Steuerkurvenfolger 60 über den zweiten Umfangsabschnitt 76 in den zweiten Neutralabschnitt gelangt, wie es in 2d dargestellt ist. Der erste Steuerkurvenfolger 58 befindet sich dann innerhalb des ersten Umfangsabschnittes 74 des ersten Gangabschnittes 68, so dass die Rückwärtsgangstufe R eingelegt ist, und zwar mittels des ersten Schaltkupplungspaketes 36.
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Die 2a bis 2d betreffen normale Gangschaltungen. Typischerweise erfolgt ein Schalten im Fahrbetrieb, d.h. bei einer Vorwärtsfahrt, zwischen den 2a und 2c. Ausgehend aus der Position der 2c kann beispielsweise die Schaltwalze in die entgegengesetzte Drehrichtung 64 gedreht werden, so dass wieder der Zustand der 2b erreicht wird, bei der die Vorwärtsgangstufe 4 eingelegt ist. Ein weiteres Drehen in der zweiten Drehrichtung 64 führt dann zum Einlegen der Vorwärtsgangstufe 6 gemäß 2a. Ausgehend aus der Position der 2a könnte bei einem Weiterdrehen in der zweiten Drehrichtung 64 ferner die Drehstellung DSR erreicht werden, bei der die Rückwärtsgangstufe eingelegt ist. Mithin könnte direkt aus der Vorwärtsgangstufe 6 in die Rückwärtsgangstufe geschaltet werden, wenn dies notwendig sein sollte.
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Ausgehend aus der Drehstellung DSR kann die Schaltwalze 50 jedoch in der ersten Drehrichtung 62 weitergedreht werden, derart, dass der erste Steuerkurvenfolger 58 in den zweiten Umfangsabschnitt 76 des ersten Gangabschnittes 68 gelangt, wobei die Rückwärtsgangstufe R eingelegt bleibt. Dieses Verdrehen von der Schaltwalze 50 in der ersten Drehrichtung 62 aus der Position der 2d in die Position der 2e hat ferner zur Folge, dass der zweite Steuerkurvenfolger 60 aus dem zweiten Neutralabschnitt in den zweiten Gangabschnitt 70 gelangt, so dass neben der Rückwärtsgangstufe R gleichzeitig die Vorwärtsgangstufe 6 eingelegt wird. Hierdurch wird das zweite Teilgetriebe 28 blockiert und es wird eine Parksperrenfunktion eingerichtet.
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Zum Lösen der Parksperrenfunktion kann die Schaltwalze ausgehend von der Position der 2e in der zweiten Drehrichtung 64 verdreht werden, so dass wiederum die Drehstellung DSR der 2d eingerichtet wird. Alternativ kann die Schaltwalze ausgehend von der Drehstellung DSP der 2e in der ersten Drehrichtung 62 weitergedreht werden. Hierdurch erfolgt ein im Wesentlichen gleichzeitiges Auslegen der Rückwärtsgangstufe und der Vorwärtsgangstufe 6, so dass sich der erste Steuerkurvenfolger 58 in dem zweiten Neutralabschnitt befindet, und der zweite Steuerkurvenfolger 60 in dem ersten Neutralabschnitt. Diese Position entspricht einer Position zwischen den 2a und 2b.
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Zur besseren Erläuterung zeigen die 3a bis 3h in einer schematischen Seitenansicht unterschiedliche Drehpositionen der Schaltwalze 50, wobei wiederum aus Gründen einer übersichtlicheren Darstellung die Drehposition der Steuerkurvenfolger 58, 60 verändert wird, um die relativen Drehpositionen besser darstellen zu können.
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3a zeigt die Drehstellung DS6 entsprechend der 2a. 3b zeigt die Drehstellung DS4 entsprechend der 2b. 3c zeigt die Drehstellung DS2 entsprechend der 2c. 3d zeigt eine Drehstellung, bei der sich der zweite Steuerkurvenfolger 60 in dem zweiten Umfangsabschnitt 76 des ersten Gangabschnittes 68 befindet (in 2c gestrichelt dargestellt).
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3e zeigt die Drehstellung DSR, wobei der erste Steuerkurvenfolger 58 sich in dem ersten Umfangsabschnitt 74 des ersten Gangabschnittes 68 befindet.
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3f zeigt die Drehstellung DSP, bei der sich der erste Schaltkupplungsfolger 58 in dem zweiten Umfangsabschnitt 76 des ersten Gangabschnittes 68 befindet, so dass die Rückwärtsgangstufe eingelegt ist, wobei sich der zweite Steuerkurvenfolger 60 in dem zweiten Gangabschnitt 70 befindet, so dass gleichzeitig die Vorwärtsgangstufe 6 eingelegt ist.
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3g zeigt wiederum die Drehstellung DSR, die ausgehend aus der Drehstellung DSP durch Einleiten der zweiten Drehrichtung 64 erreicht wird.
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3h zeigt eine Drehstellung DSN, bei der sich ausgehend aus der Drehstellung DSR ein Zustand ergibt, bei dem der erste Steuerkurvenfolger 58 sich in dem ersten Neutralabschnitt befindet, und der zweite Steuerkurvenfolger 60 in dem zweiten Neutralabschnitt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013003520 A1 [0007]
- DE 102014104569 A1 [0008]
- DE 102004058475 A1 [0009]
- WO 2006/045360 A1 [0010]
- DE 202005018647 U1 [0011]
- DE 19800880 A1 [0012]
