DE102018207970B4

DE102018207970B4 - Schaltanordnung sowie Getriebe

Info

Publication number: DE102018207970B4
Application number: DE102018207970.6A
Authority: DE
Inventors: Matthias Reisch; Wolfgang Rieger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-05-22
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2021-03-25
Anticipated expiration: 2038-05-23
Also published as: US11143246B2; CN110513474A; DE102018207970A1; CN110513474B; US20190360535A1

Abstract

Schaltanordnung (15; 25) zur schaltbaren Koppelung zweier Losräder (6, 7) eines Getriebes (1), umfassend ein erstes (7) und ein zweites Losrad (6), die koaxial zueinander angeordnet und über eine Schalteinrichtung drehfest miteinander verbindbar sind, wobei die Schalteinrichtung ein Koppelelement (16; 27) aufweist, welches in Drehrichtung mit dem ersten Losrad (7) gekoppelt und gegenüber dem ersten Losrad (7) axial zwischen einer Grund- und einer Koppelstellung bewegbar ist, und wobei das Koppelelement (16; 27) in der Koppelstellung zusätzlich zu der Koppelung mit dem ersten Losrad (7) in Drehrichtung auch mit dem zweiten Losrad (6) gekoppelt ist, wohingegen in der Grundstellung des Koppelelements (16; 27) das Koppelement (16; 27) und das zweite Losrad (6) frei zueinander verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Losräder (6, 7) als schrägverzahnte Stirnräder vorliegen, und dass das Koppelelement (16; 27) in einer schraubenlinienförmig verlaufenden Führung (18) geführt ist, welche am ersten Losrad (7) ausgebildet ist, und in der Koppelstellung in eine schraubenlinienförmig verlaufende Schaltgeometrie (21) eingreift, die am zweiten Losrad (6) ausgestaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zur schaltbaren Koppelung zweier Losräder eines Getriebes, umfassend ein erstes und ein zweites Losrad, die koaxial zueinander angeordnet und über eine Schalteinrichtung drehfest miteinander verbindbar sind, wobei die Schalteinrichtung ein Koppelelement aufweist, welches in Drehrichtung mit dem ersten Losrad gekoppelt und gegenüber dem ersten Losrad axial zwischen einer Grund- und einer Koppelstellung bewegbar ist, und wobei das Koppelelement in der Koppelstellung zusätzlich zu der Koppelung mit dem ersten Losrad in Drehrichtung auch mit dem zweiten Losrad gekoppelt ist, wohingegen in der Grundstellung des Koppelelements das Koppelement und das zweite Losrad frei zueinander verdrehbar sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Getriebe mit einer vorgenannten Schaltanordnung.
Bei schaltbaren Stirnradgetrieben sind Stirnradstufen als Losrad-Festrad-Paarungen bekannt, bei welchen von den miteinander im Zahneingriff stehenden Stirnrädern ein Stirnrad als Festrad drehfest auf einer jeweiligen Welle platziert ist, während das jeweils andere Stirnrad als Losrad achsparallel auf einer je zugehörigen Welle drehbar gelagert ist und erst durch Betätigen einer zugehörigen Schalteinrichtung drehfest mit dieser Welle verbunden wird, um eine Kraftflussführung zwischen den Wellen über die Stirnradstufe darzustellen. Abgesehen davon kommen bei Getrieben teilweise aber auch Systeme zur Anwendung, bei welchen die koaxialen Losräder zweier Stirnradstufen direkt drehfest miteinander gekoppelt werden können, um den Kraftfluss über beide Stirnradstufen führen zu können, ohne dass hierbei eine Kraftflussführung über die Welle stattfindet, auf welcher die Losräder drehbar gelagert sind.
Während bei einer Stirnradstufe, bei welcher das Losrad nur drehfest mit der Welle verbunden werden kann, Differenzdrehzahlen nur dann zwischen dem jeweiligen Losrad und der jeweiligen Welle auftreten, wenn keine Kraftflussführung über die jeweilige Stirnradstufe stattfindet, treten bei einer drehfesten Koppelung von Losrädern zweier Stirnradstufen auch im Zuge der Kraftflussführung Differenzdrehzahlen zu der jeweiligen Welle auf, was aufgrund der höheren Belastung auch höhere Anforderungen an Lagerungen der Losräder zur Folge hat.
Beispielsweise offenbart DE 39 01 310 C1 eine Synchronkupplung mit einer geradverzahnten Kupplungsnabe, einem axial hierzu verschiebbaren und hiermit in Eingriff stehenden Kupplungsstern und einer im Kupplungsstern axial gehaltenen und mit diesem über eine Klinkenradverzahnung in Eingriff stehende Synchronisiermuffe, die über ein Steilgewinde mit einer Abtriebswelle axial verschiebbar in Eingriff steht. Eine Verriegelungsverzahnung ist mit einer korrespondierenden Verzahnung des Kupplungssterns in Eingriff bringbar. Antriebswellenseitig und kupplungssternseitig ist eine in Eingriff bringbare Verriegelungsverzahnung vorgesehen. Ferner ist eine Verriegelungshülse vorgesehen, die mit der Abtriebswelle über eine Einstellverzahnung um einen vorbestimmten Axialhub gegenüber der Antriebswelle verstellbar in Eingriff steht. Die Einstellverzahnung und die Verriegelungsverzahnung sind als Schrägverzahnungen derart ausgebildet, dass die Verriegelungsverzahnung und die Einschraubverzahnung zusammen im verriegelten Zustand eine Doppelschrägverzahnung bilden.
DE 33 06 131 A1 offenbart eine Kupplungsanordnung an einem Getriebe mit mindestens zwei in parallelen Kraftübertragungswegen angeordneten schaltbaren Zahnkupplungen, einer Hauptkupplung, mit zwei Kupplungshälften, mit selbsttätig einrückbarer Kupplungsverzahnung und mit Synchronisiervorrichtung, und mindestens einer Nebenkupplung, mit zwei Kupplungshälften und mit einem Umsetzer, der eine Einrückbewegung der Hauptkupplung in eine Einrückbewegung mindestens einer Nebenkupplung umsetzt und spielfrei in eine Kupplungshälfte einer Zahnkupplung greift. Die Kupplungsverzahnungen sämtlicher Kupplungen sind Schrägverzahnungen. Bei jeder Zahnkupplung greifen die Zähne der Kupplungsverzahnung einer Kupplungshälfte spielfrei in die Zahnlücken der Kupplungsverzahnung der anderen Kupplungshälfte ein. Ferner greift auch der Umsetzer spielfrei in eine Kupplungshälfte aller Kupplungen.
In DE 10 2013 213 156 A1 wird eine Schaltvorrichtung mit zwei Schaltelementhälften offenbart, die im Bereich von mit Zahnprofilen ausgeführten Bereichen miteinander drehfest verbindbar sind. Zwischen den Schaltelementhälften ist bei aufgehobenem Formschluss eine Relativdrehbewegung darstellbar und der Formschluss ist durch axiales Verschieben wenigstens einer Schaltelementhälfte gegenüber der anderen Schaltelementhälfte schaltbar. Die Zahnprofile sind in Bezug auf die axiale Schaltrichtung der wenigstens einen Schaltelementhälfte schrägverzahnt ausgeführt, wobei ein Schrägungswinkel der Zahnprofile in Bezug auf die Schaltrichtung als positiver oder negativer spitzer Winkel ausgeführt ist.
Ferner offenbart US 2 320 757 A ein Getriebe mit einem als Kupplung ausgebildetem Kopplungsmechanismus für eine Antriebseinrichtung. Der Kopplungsmechanismus umfasst ein erstes und zweites Element sowie ein Zwischenelement zur Kopplung des ersten und zweiten Elements. Das Zwischenelement und zumindest eines der beiden Elemente sind schrägverzahnt ausgebildet.
Aus der DE 10 2008 000 647 A1 geht eine Schaltanordnung zur schaltbaren Koppelung zweier Losräder hervor, mit welcher die beiden koaxial zueinander angeordneten Losräder über ein Koppelelement einer Schalteinrichtung drehfest miteinander verbunden werden können. Das Koppelelement ist dabei als Schaltklaue ausgeführt, die am ersten Losrad über eine Mitnahmeverzahnung drehfest und axial verschiebbar geführt ist. Dabei kann das Koppelelement axial zwischen einer Grund- und einer Koppelstellung bewegt werden, wobei das Koppelelement in der Koppelstellung mit der Mitnahmeverzahnung in eine Verzahnung des zweiten Losrades eingreift, so dass über das Koppelelement eine mittelbare drehfeste Verbindung der beiden Losräder hergestellt wird.
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltanordnung zur schaltbaren Koppelung zweier schrägverzahnter Losräder eines Getriebes zu schaffen, wobei über diese Schaltanordnung eine Übertragung von Axialkräften zwischen den Losrädern ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Getriebe, bei welchem zumindest eine vorgenannte Schaltanordnung zur Anwendung kommt, ist ferner Gegenstand von Anspruch 10.
Gemäß der Erfindung umfasst eine Schaltanordnung zur schaltbaren Koppelung zweier Losräder ein erstes und ein zweites Losrad, die koaxial zueinander angeordnet sind und über eine Schalteinrichtung drehfest miteinander verbunden werden können. Die Schalteinrichtung weist ein Koppelelement auf, welches mit dem ersten Losrad in Drehrichtung gekoppelt ist und gegenüber dem ersten Losrad axial zwischen einer Grund- und einer Koppelstellung bewegt werden kann. In der Koppelstellung ist das Koppelelement zusätzlich zu der Koppelung mit dem ersten Losrad in Drehrichtung auch mit dem zweiten Losrad gekoppelt, wohingegen das Koppelelement und das zweite Losrad in der Grundstellung des Koppelelements frei zueinander verdreht werden können.
Über die erfindungsgemäße Schaltanordnung können also zwei Losräder drehfest miteinander verbunden werden, wobei unter einem „Losrad“ vorliegend ein Stirnrad zu verstehen ist, welches drehbar auf einer Welle gelagert und insbesondere Teil einer Stirnradstufe eines Getriebes ist. Innerhalb der Stirnradstufe steht das jeweilige Losrad dann an einer Laufverzahnung mit einem weiteren Stirnrad der Stirnradstufe im Zahneingriff, welches ebenfalls als Losrad auf eine achsversetzt liegenden Welle drehbar gelagert sein kann, bevorzugt aber als Festrad drehfest auf der achsversetzt liegenden Welle platziert ist.
Die beiden Losräder sind koaxial zueinander platziert und weisen dementsprechend eine gemeinsame Rotationsachse auf. Dabei können die beiden Losräder axial unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sein, es ist im Rahmen der Erfindung aber auch denkbar, dass zwischenliegend eine weitere Komponente des Getriebes vorgesehen ist. Das Koppelelement der Schalteinrichtung ist nun mit dem ersten Losrad ständig in Drehrichtung gekoppelt, wobei sich das Koppelelement aber relativ zu dem ersten Losrad axial zwischen der Grund- und der Koppelstellung bewegen kann. In der Koppelstellung ist das Koppelelement dann auch mit dem zweiten Losrad in Drehrichtung gekoppelt, so dass letztendlich auch das erste Losrad und das zweite Losrad über das Koppelelement in Drehrichtung miteinander gekoppelt sind. Hingegen sind das Koppelelement und das zweite Losrad in der Grundstellung des Koppelelements relativ zueinander verdrehbar, wobei in der Grundstellung dann auch das erste Losrad und das zweite Losrad relativ zueinander rotieren können.
Unter „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Rotationsachse gemeint, um welche die koaxial zueinander liegenden Losräder rotieren können. Des Weiteren bedeutet „in Drehrichtung“ bzw. „in Umfangsrichtung“ eine Orientierung in Richtung einer um diese Rotationsachse ausgeführten Drehbewegung.
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Losräder als schrägverzahnte Stirnräder vorliegen. Des Weiteren ist das Koppelelement in einer schraubenlinienförmig verlaufenden Führung geführt, welche am ersten Losrad ausgebildet ist. In der Koppelstellung greift das Koppelelement in eine schraubenlinienförmig verlaufende Schaltgeometrie ein, die am zweiten Losrad ausgestaltet ist.
Mit anderen Worten ist das Koppelelement also auf Seiten des ersten Losrades in einer Führung geführt, die einen schraubenlinienförmigen Verlauf aufweist, d.h. die als Helix einen sich sowohl in axialer Richtung, als auch in Umfangsrichtung ändernden Verlauf aufweist. Zudem ist auf Seiten des zweiten Losrades eine ebenfalls schraubenlinienförmig verlaufende Schaltgeometrie ausgebildet, in welche das Koppelelement in seiner Koppelstellung einfasst. Beide Losräder sind jeweils als schrägverzahnte Stirnräder ausgebildet und weisen damit Laufverzahnungen auf, die jeweils als Schrägverzahnungen ausgeführt sind.
Eine derartige Ausgestaltung einer Schaltanordnung hat dabei den Vorteil, dass aufgrund der Ausgestaltung der Führung des Koppelelements seitens des ersten Losrades und auch der Schaltgeometrie auf Seiten des zweiten Losrades bei einer Koppelung der beiden Losräder über das Koppelelement Axialkräfte zwischen den Losrädern übertragen werden können, welche aufgrund der Ausführung der Losräder als schrägverzahnte Stirnräder im Betrieb auftreten. Denn die schraubenlinienförmige Führung ermöglicht aufgrund ihres Verlaufs in Umfangsrichtung und in axialer Richtung die Übertragung einer Axialkraft zwischen dem ersten Losrad und dem Koppelelement. Ebenso wird auch über die schraubenlinienförmige verlaufende Schaltgeometrie in der Koppelstellung des Koppelelement eine Übertragung einer Axialkraft zwischen dem Koppelelement und dem zweiten Losrad vollzogen, da die Schaltgeometrie neben dem veränderlichen Verlauf in axialer Richtung auch einen veränderlichen Verlauf in Umfangsrichtung aufweist. Befindet sich also das Koppelelement in seiner Koppelstellung und greift dementsprechend in die Schaltgeometrie des zweiten Losrades ein, so findet sowohl eine Übertragung einer Axialkraft zwischen dem ersten Losrad und dem Koppelelement, als auch zwischen dem Koppelelement und dem zweiten Losrad statt, was somit eine Übertragung von Axialkräften zwischen den Losrädern mittelbar über das Koppelelement zur Folge hat.
Die vorgenannte Übertragung von Axialkräften zwischen den miteinander gekoppelten Losrädern ermöglicht dabei eine Vereinfachung von Lagerungen der Losräder, da eine gemeinsame Axiallagerung der Losräder vorgesehen werden kann. Da zudem durch entsprechende gegensinnige Orientierung der Axialkräfte der Losräder eine zumindest teilweise Kompensation der Axialkräfte erreicht werden kann, kann für eine derartige Axiallagerung gegebenenfalls auf eine vereinfachte Lagerung zurückgegriffen werden, wie beispielsweise eine Gleitlagerung. Insgesamt lässt sich damit eine Schaltanordnung mit kompaktem Aufbau und niedrigem Herstellungsaufwand verwirklichen.
Bei der DE 10 2008 000 647 A1 können die beiden Losräder zwar auch über ein Koppelelement in ihren Drehbewegungen miteinander gekoppelt werden, eine Koppelung in Drehrichtung erfolgt hier aber über eine Mitnahmeverzahnung. Diese ermöglicht keine Übertragung von Axialkräften zwischen dem Koppelelement und den Losrädern, so dass auch eine Übertragung von Axialkräften zwischen den Losrädern nicht stattfinden kann. Insofern muss hier eine aufwändigere Axiallagerung vorgesehen werden, wenn die Losräder als schrägverzahnte Stirnräder ausgeführt werden.
Die Führung des Koppelelements auf Seiten des ersten Losrades hat aufgrund des schraubenlinienförmigen Verlaufs bei Axialverschiebung des Koppelelements gegenüber dem ersten Losrad zur Folge, dass das Koppelelement gegenüber dem ersten Losrad verdreht wird. Ebenso verdreht sich das Koppelelement nach dem Eingreifen in die Schaltgeometrie und der noch stattfindenden Axialbewegung in die Koppelstellung relativ zum zweiten Losrad. In einer diskreten axialen Position ist das Koppelelement über die Führung drehfest mit dem ersten Losrad verbunden, d.h. bei Einnahme einer axialen Position und fehlender Axialbewegung zum ersten Losrad können das erste Losrad und das Koppelelement nicht relativ zueinander verdreht werden. Gleiches ist auf Seiten des zweiten Losrades nach einem Eingreifen in die Schaltgeometrie und Einnahme einer axialen Position aufgrund des schraubenlinienförmigen Verlaufs der Schaltgeometrie der Fall, da über die Schaltgeometrie nach Einnahme einer axialen Position des Koppelelement und dessen Eingriff ebenfalls eine Relativverdrehung zwischen Koppelelement und zweitem Losrad unterbunden wird.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung entsprechen Steigungen von Laufverzahnungen der Losräder, der schraubenlinienförmig verlaufenden Führung und der schraubenlinienförmig verlaufenden Schaltgeometrie einander. Dabei ist unter einer „Steigung“ einer Verzahnung oder Mitnahme der jeweilige Axialweg entlang der jeweils zugehörigen Achse zu verstehen, welche benötigt wird, um auf einer gedanklichen Verlängerung der jeweils betrachteten Verzahnung oder Mitnahme eine vollständige Umdrehung des jeweiligen Bauteils um die Achse zu erhalten. Durch die Wahl gleicher oder zumindest einander weitestgehend entsprechender Steigungen kann erreicht werden, dass die in der Koppelstellung des Koppelelements übertragenen Axialkräfte einander nahezu vollständig kompensieren.
Denn der physikalische Zusammenhang ist so, dass eine an dem jeweiligen Bauteil resultierende Axialkraft proportional zum eingeleiteten Drehmoment und abhängig von der Steigung ist. Insofern ist das jeweilige Bauteil dann im Wesentlichen axialkraftfrei, wenn das an einer Verzahnung oder einer schraubenlinienförmigen Mitnahme eingeleitete Drehmoment betragsmäßig gleich groß ist, wie das an einer anderen Verzahnung oder einer schraubenlinienförmigen Mitnahme aus geleitete Drehmoment, sofern die Verzahnungen bzw. die Mitnahmen im Wesentlichen die gleiche Steigung haben. Dies hat dann zur Folge, dass eine Axiallagerung der Losräder entsprechend kompakt dimensioniert werden kann, da keine oder nur sehr geringe Axialkräfte aufzunehmen sind.
Als Sonderfall können die Verzahnungen und Mitnahmen, also die Führung und die Schaltgeometrie, auf demselben Durchmesser angeordnet und dann mit identischem Steigungswinkel ausgeführt sein. Besonders bevorzugt sind aber die Verzahnungen und mitnahmen auf unterschiedlichen Durchmessern ausgebildet, so dass dann unterschiedliche Steigungswinkel gewählt werden müssen, um die identische Steigung zu erzielen.
In Weiterbildung sind die Steigungen der Laufverzahnungen der Losräder und der schraubenlinienförmigen Verläufe der Führung und der Schaltgeometrie Steigungswinkel mit derselben Steigungsrichtung versehen, also alle entweder linkssteigend oder rechtssteigend. In vorteilhafter Weise wird hierdurch eine entgegengesetzte Orientierung der Axialkräfte erreicht, so dass diese sich kompensieren.
Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass die Führung und/oder die Schaltgeometrie jeweils als Schrägverzahnung gestaltet ist. Es liegt also entweder die Führung oder die Schaltgeometrie oder sowohl die Führung als auch die Schaltgeometrie als Schrägverzahnung vor, über welche auf einfache Art und Weise der jeweilige schraubenlinienförmige Verlauf realisiert werden kann.
Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass das Koppelelement eine Schaltmuffe ist, welche in der Koppelstellung sowohl mit dem ersten Losrad als auch mit dem zweiten Losrad drehfest gekoppelt ist. In Weiterbildung dieser Ausgestaltungsmöglichkeit ist dann auch die Schaltmuffe mit zumindest einer Schrägverzahnung versehen, über welche die Schaltmuffe in der Führung geführt ist und/oder mit der die Schaltmuffe in der Koppelstellung in die Schaltgeometrie eingreift. Hierdurch kann eine geeignete Ausführung des Koppelelements realisiert werden. Konkret kann an der Schaltmuffe eine Schrägverzahnung ausgebildet sein, welche der Führung seitens des ersten Losrades dient und gleichzeitig auch für den Eingriff in die Schaltgeometrie des zweiten Losrades vorgesehen ist. Die Schaltmuffe kann aber auch mit mehreren, abweichend voneinander gestalteten Schrägverzahnungen ausgeführt sein, wobei die eine Schrägverzahnung dann für die Führung am ersten Losrad und die andere Schrägverzahnung für den Eingriff in die Schaltgeometrie vorgesehen ist. Des Weiteren kann als Koppelelement auch ein anderweitiges Bauteil vorgesehen sein, wie beispielsweise ein die Koppelung herstellender Bolzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Schalteinrichtung als Klauenschalteinrichtung ausgeführt, wobei diese hierbei bevorzugt die als Klaue fungierende Schaltmuffe aufweist. Hierdurch kann eine Schalteinrichtung mit einer geringen Anzahl an Komponenten und damit auch niedrigem Herstellungsaufwand verwirklicht werden. Entsprechend einer hierzu alternativen Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist die Schalteinrichtung als Sperrsynchronisation gestaltet. Auch diese Schalteinrichtung umfasst dabei insbesondere eine auf die vorstehend beschriebene Art und Weise ausgeführte Schaltmuffe, wobei allerdings neben dieser Schaltmuffe noch ein oder mehrere Synchronringe vorgesehen sind, über welche im Zuge der Überführung der Schaltmuffe aus der Grundstellung in die Koppelstellung zunächst eine Differenzdrehzahl zwischen den zu koppelnden Losrädern abgebaut und somit die Losräder zunächst in ihren Drehbewegungen synchronisiert werden.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Losräder auf einer Welle drehbar gelagert. Weiter bevorzugt kann das Koppelelement dann zudem axial in eine weitere Koppelstellung bewegt werden, in welcher das Koppelelement drehfest mit der Welle verbunden ist. In dieser weiteren Koppelstellung wird über das Koppelelement auch eine drehfeste Verbindung des ersten Losrades mit der Welle herbeigeführt, so dass hierdurch das Schalten einer Übersetzungsstufe zwischen der Welle und einer weiteren Welle stattfinden kann, auf welcher ein mit dem ersten Losrad kämmendes Festrad angeordnet ist. Bei der Weiterbildung ist dabei seitens der Welle ebenfalls eine schraubenlinienförmige gestaltete Schaltgeometrie vorzusehen, beispielsweise eine Schrägverzahnung, wobei diese Schaltgeometrie von ihrer Steigung her bevorzugt im Wesentlichen der Steigungen der Laufverzahnung des ersten Losrades und der Führung am ersten Losrad entsprechen sollte. Ebenso sollte die Steigungsrichtung identisch zu den Steigungsrichtungen der Laufverzahnung des ersten Losrades und der Führung am ersten Losrad gestaltet sein.
Eine entsprechend der vorstehenden Varianten gestaltete Schaltanordnung ist insbesondere Teil eines Getriebes und dient hier der drehfesten Koppelung zweier Losräder. Hierdurch kann bei dem jeweiligen Getriebe insbesondere ein so genannter Windungsgang verwirklicht werden, zu dessen Darstellung zwei Stirnradstufen gemeinsam durch die drehfeste Koppelung der Losräder genutzt werden. Konkret kann das Getriebe dabei als Doppelkupplungsgetriebe gestaltet sein, wobei die das erste Losrad aufweisende Stirnradstufe dabei dann einem ersten Teilgetriebe und die das zweite Losrad umfassende Stirnradstufe einem zweiten Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet ist.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

1 eine schematische Ansicht eines Teils eines Getriebes mit einer Schaltanordnung entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung der Schaltanordnung aus 1, gezeigt in einem ersten Schaltzustand;
3 eine weitere schematische Darstellung der Schaltanordnung aus 1, gezeigt in einem zweiten Schaltzustand; und
4 eine Schnittdarstellung einer Schaltanordnung gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung.

Aus 1 geht eine schematische Ansicht eines Teils eines Getriebes 1 hervor, wobei das Getriebe 1 hierbei im Bereich zweier Stirnradstufen 2 und 3 dargestellt ist. Die Stirnradstufen 2 und 3 setzen sich jeweils aus je einem Festrad 4 bzw. 5 und je einem Losrad 6 bzw. 7 zusammen, wobei das jeweilige Festrad 4 bzw. 5 der jeweiligen Stirnradstufe 2 bzw. 3 an einer Laufverzahnung 8 bzw. 9 mit einer Laufverzahnung 10 bzw. 11 des jeweiligen Losrades 6 bzw. 7 im Zahneingriff steht. Die Laufverzahnungen 8, 9, 10 und 11 sind dabei als Schrägverzahnungen gestaltet, so dass die Festräder 4 und 5 und auch die Losräder 6 und 7 als schrägverzahnte Stirnräder vorliegen.
Das Festrad 4 der Stirnradstufe 2 ist drehfest auf einer Welle 12 angeordnet, die als Hohlwelle gestaltet ist und zu der eine Welle 13 koaxial verläuft, welche das Festrad 5 der Stirnradstufe 3 trägt. Hingegen sind die beiden Losräder 6 und 7 auf einer Welle 14 drehbar gelagert, die achsversetzt zu den Wellen 12 und 13 platziert ist. Im vorliegenden Fall kann es sich bei den Wellen 12 und 13 um Eingangswellen eines Doppelkupplungsgetriebes handeln, während die Welle 14 entweder als Vorgelegewelle des Getriebes 1 oder als Ausgangswelle vorliegen kann.
Als Besonderheit ist nun eine Schaltanordnung 15 vorgesehen, über welche die beiden Losräder 6 und 7 drehfest miteinander gekoppelt werden können, um einen Kraftfluss von einer der Wellen 12 oder 13 über die beiden Stirnradstufen 2 und 3 auf die jeweils andere Welle 13 oder 12 führen zu können. Diese Schaltanordnung 15 umfasst eine Schalteinrichtung mit einem Koppelelement 16, welches als Schaltmuffe 17 gestaltet ist, wobei die Schaltmuffe 17 in Drehrichtung mit dem Losrad 7 gekoppelt ist und axial relativ zu dem Losrad 7 bewegt werden kann. Prinzipiell ist die Schalteinrichtung dabei nach Art einer Klauenschalteinrichtung gestaltet.
Konkret ist die Schaltmuffe 17 dabei seitens des Losrades 7 an einer Führung 18 geführt, welche, wie in den weiteren Darstellungen in 2 und 3 zu erkennen ist, einen schraubenlinienförmigen Verlauf aufweist und konkret als Schrägverzahnung 19 ausgebildet ist. In der Führung 18 ist die Schaltmuffe 17 ebenfalls mit einer Schrägverzahnung 20 geführt, die in den 2 und 3 angedeutet ist. Insofern führt eine axiale Relativbewegung der Schaltmuffe 17 zu dem Losrad 7 auch zu einer Verdrehung der Schaltmuffe 17 relativ zum Losrad 7.
Seitens des Losrades 6 ist eine Schaltgeometrie 21 ausgebildet, die ebenfalls in den 2 und 3 angedeutet ist. Diese Schaltgeometrie 21 weist ebenfalls einen schraubenlinienförmigen Verlauf auf und liegt als Schrägverzahnung 22 vor, wobei eine Verzahnung der Schrägverzahnung 22 in Umfangsrichtung dabei so gestaltet ist, dass die Schaltmuffe 17 im Zuge einer Axialverschiebung mit ihrer Schrägverzahnung 20 in die Schrägverzahnung 22 des Losrades 6 einfassen kann.
In einer in den 1 und 2 dargestellten Grundstellung der Schaltmuffe 17 ist die Schaltmuffe 17 in Drehrichtung lediglich mit dem Losrad 7 gekoppelt, während das Losrad 6 frei gegenüber der Schaltmuffe 17 und auch dem Losrad 7 verdreht werden kann. Unter Einwirkung einer - vorliegend nicht weiter dargestellten - Betätigungseinrichtung kann die Schaltmuffe 17 nun allerdings aus der Grundstellung in eine in 3 angedeutete Koppelstellung bewegt werden, in welcher die Schaltmuffe 17 mit ihrer Schrägverzahnung 20 in die Schrägverzahnung 22 der Schaltgeometrie 21 einfasst. Hierdurch wird die Schaltmuffe 17 in Drehrichtung mit dem Losrad 6 gekoppelt, was aufgrund der nach wie vor bestehenden Koppelung in Drehrichtung mit dem Losrad 7 auch eine Koppelung der Losräder 6 und 7 in Drehrichtung zur Folge hat. Dabei werden aufgrund der Ausführung sowohl der Führung 18 als auch der Schaltmuffe 17 und der Schaltgeometrie 21 als Schrägverzahnungen 19, 20 und 22 Axialkräfte zwischen den Losrädern 6 und 7 und der Schaltmuffe 17 übertragen, so dass auch ein Übertragung von Axialkräften zwischen den Losrädern 6 und 7 stattfindet.
Im vorliegenden Fall kommt es nun zu einer weitestgehenden Kompensation der Axialkräfte, die aufgrund Gestaltung der Laufverzahnungen 10 und 11 als Schrägverzahnungen im Betrieb an den Losrädern 6 und 7 hervorgerufen werden. Grund hierfür ist, dass sowohl die als Schrägverzahnungen gestalteten Laufverzahnungen 10 und 11, als auch die Schrägverzahnungen 19, 20 und 22 der Führung 18, der Schaltmuffe 17 und der Schaltgeometrie 21 im wesentlichen dieselben Steigungen aufweisen und dieselbe Steigungsrichtung haben. Dadurch kompensieren sich die als Pfeile 23 und 24 in 3 angedeuteten Axialkräfte, so dass die Losräder 6 und 7 im Wesentlichen axialkraftfrei sind. In der Folge kann eine Axiallagerung der Losräder 6 und 7 gegenüber der relativ hierzu rotierenden Welle 14 einfach gestaltet werden kann, wie beispielsweise als eine - vorliegend nicht weiter gezeigte - Gleitlagerung.
4 zeigt eine Schnittansicht einer Schaltanordnung 25, welche entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ausgebildet ist und weitestgehend der Schaltanordnung 15 aus den 1 bis 3 entspricht. Unterschiedlich ist dabei aber, dass über ein als Schaltmuffe 26 gestaltetes Koppelelement 27 das Losrad 7 neben einer drehfesten Koppelung mit dem Losrad 6 auch drehfest mit der Welle 14 gekoppelt werden kann. Zu diesem Zweck kann die Schaltmuffe 26 aus der in 4 dargestellten Grundstellung neben der Koppelstellung, in welcher die drehfeste Verbindung zu dem Losrad 6 hergestellt ist, axial auch noch in eine weitere Koppelstellung bewegt werden, in der die Schaltmuffe 26 in Drehrichtung mit einem Stirnrad 28 gekoppelt wird, welches drehfest auf der Welle 14 platziert ist.
Wie in 4 zu erkennen ist, ist die Grundstellung der Schaltmuffe 26 dabei axial zwischen der Koppelstellung mit dem Losrad 6 und der weiteren Koppelstellung mit dem Stirnrad 28 und damit der Welle 14 vorgesehen. Zudem ist die Schaltmuffe 26 mit zwei Schrägverzahnungen 29 und 30 ausgestattet, wobei sie über die Schrägverzahnung 29 auf der Schrägverzahnung 19 der Führung 18 des Losrades 7 geführt ist, während über die Schrägverzahnung 30 bei Axialverschiebungen in eine der beiden Koppelstellungen der Eingriff mit der Schrägverzahnung 22 der Schaltgeometrie 21 des Losrades 6 oder aber mit einer Schrägverzahnung 31 hergestellt wird, die am Stirnrad 28 ausgebildet ist.
Auch eine Steigung der Schrägverzahnung 31 des Stirnrades 28 entspricht im Wesentlichen den Steigungen der Schrägverzahnungen der Laufverzahnungen 10 und 11 und der Schrägverzahnungen 19, 22, 29 und 30. Aufgrund dieser Tatsache kommt es auch bei der Variante aus 4 zu einer weitestgehenden Kompensation von Axialkräften der Losräder 6 und 7, so dass Axiallagerungen der Losräder 6 und 7 mit einem einfacheren Aufbau ausgeführt werden können. Im vorliegenden Fall liegen die Axiallagerungen dabei als nur schematisch angedeutete Gleitlagerungen 32 und 33 vor.
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen einer Schaltanordnung zur schaltbaren Koppelung zweier Losräder kann eine Übertragung von Axialkräften zwischen den Losrädern realisiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2: Stirnradstufe
3: Stirnradstufe
4: Festrad
5: Festrad
6: Losrad
7: Losrad
8: Laufverzahnung
9: Laufverzahnung
10: Laufverzahnung
11: Laufverzahnung
12: Welle
13: Welle
14: Welle
15: Schaltanordnung
16: Koppelelement
17: Schaltmuffe
18: Führung
19: Schrägverzahnung
20: Schrägverzahnung
21: Schaltgeometrie
22: Schrägverzahnung
23: Pfeil
24: Pfeil
25: Schaltanordnung
26: Schaltmuffe
27: Koppelelement
28: Stirnrad
29: Schrägverzahnung
30: Schrägverzahnung
31: Schrägverzahnung
32: Gleitlagerung
33: Gleitlagerung

Claims

Schaltanordnung (15; 25) zur schaltbaren Koppelung zweier Losräder (6, 7) eines Getriebes (1), umfassend ein erstes (7) und ein zweites Losrad (6), die koaxial zueinander angeordnet und über eine Schalteinrichtung drehfest miteinander verbindbar sind, wobei die Schalteinrichtung ein Koppelelement (16; 27) aufweist, welches in Drehrichtung mit dem ersten Losrad (7) gekoppelt und gegenüber dem ersten Losrad (7) axial zwischen einer Grund- und einer Koppelstellung bewegbar ist, und wobei das Koppelelement (16; 27) in der Koppelstellung zusätzlich zu der Koppelung mit dem ersten Losrad (7) in Drehrichtung auch mit dem zweiten Losrad (6) gekoppelt ist, wohingegen in der Grundstellung des Koppelelements (16; 27) das Koppelement (16; 27) und das zweite Losrad (6) frei zueinander verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Losräder (6, 7) als schrägverzahnte Stirnräder vorliegen, und dass das Koppelelement (16; 27) in einer schraubenlinienförmig verlaufenden Führung (18) geführt ist, welche am ersten Losrad (7) ausgebildet ist, und in der Koppelstellung in eine schraubenlinienförmig verlaufende Schaltgeometrie (21) eingreift, die am zweiten Losrad (6) ausgestaltet ist.
Schaltanordnung (15; 25) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigungen der Laufverzahnungen (10, 11) der Losräder (6, 7), der schraubenlinienförmig verlaufenden Führung (18) und der schraubenlinienförmig verlaufenden Schaltgeometrie (21) einander entsprechen.
Schaltanordnung (15; 25) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigungen der Laufverzahnungen (10, 11) der Losräder (6, 7), der schraubenlinienförmig verlaufenden Führung (18) und der schraubenlinienförmig verlaufenden Schaltgeometrie (21) mit derselben Steigungsrichtung versehen sind.
Schaltanordnung (15; 25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entweder • die Führung (18) oder • die Schaltgeometrie (21) oder • die Führung (18) und die Schaltgeometrie (21) jeweils als Schrägverzahnung (19, 22) gestaltet ist.
Schaltanordnung (15; 25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (16; 27) eine Schaltmuffe (17; 26) ist, welche in der Koppelstellung sowohl mit dem ersten Losrad (7) als auch mit dem zweiten Losrad (6) drehfest gekoppelt ist.
Schaltanordnung (15; 25) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmuffe (17; 26) mit zumindest einer Schrägverzahnung (20; 29, 30) versehen ist, wobei entweder • über die zumindest eine Schrägverzahnung (20; 29, 30) die Schaltmuffe (17; 26) in der Führung (18) geführt ist oder • mit der zumindest einen Schrägverzahnung (20; 29, 30) die Schaltmuffe (17; 26) in der Koppelstellung in die Schaltgeometrie (21) eingreift oder • über die zumindest eine Schrägverzahnung (20; 29, 30) die Schaltmuffe (17; 26) in der Führung (18) geführt ist und mit der zumindest einen Schrägverzahnung (20; 29, 30) die Schaltmuffe (17; 26) in der Koppelstellung in die Schaltgeometrie (21) eingreift.
Schaltanordnung (15; 25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung als Klauenschalteinrichtung gestaltet ist.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung als Sperrsynchronisation gestaltet ist.
Schaltanordnung (25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Losräder (6, 7) auf einer Welle (14) drehbar gelagert sind, wobei das Koppelelement (27) zudem axial in eine weitere Koppelstellung bewegbar ist, in welcher das Koppelelement (27) drehfest mit der Welle (14) verbunden ist.
Getriebe (1), umfassend zumindest eine Schaltanordnung (15; 25) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9.