DE102019114905A1

DE102019114905A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe

Info

Publication number: DE102019114905A1
Application number: DE102019114905.3A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Semet
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-12-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Welle (4), mit einem auf der Welle (4) angeordneten Koppelelement (8), und mit wenigstens einem Sicherungselement (12), mittels welchem das Koppelelement (8) formschlüssig gegen eine in axialer Richtung relativ zu der Welle (4) erfolgende Verschiebung zu sichern ist. Es ist ein Betätigungselement (13) vorgesehen, welches in axialer Richtung relativ zu der Welle (4) und relativ zu dem Koppelelement (8) zwischen wenigstens einer Haltestellung (H), in welcher das Sicherungselement (12) mittels des Betätigungselements (13) in formschlüssigem Zusammenwirken mit der Welle (4) und dem Koppelelement (8) zu halten ist, und wenigstens einer Freigabestellung (F) verschiebbar ist, in welcher das Betätigungselement (13) das Sicherungselement (12) für eine relativ zu dem Koppelelement (8) erfolgende und eine Aufhebung des formschlüssigen Zusammenwirkens des Sicherungselements (12) mit der Welle (4) und/oder dem Koppelelement (8) bewirkende Bewegung (14) freigibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe.
Die US 2014/0116180 A1 offenbart eine Verbindungseinrichtung eines Fahrzeugantriebsstrangs, wobei die Verbindungseinrichtung außerhalb eines Getriebes angeordnet und dazu ausgebildet ist, eine Fahrzeugwelle mit einem Antriebsstrangelement zu koppeln, welches relativ zu der Fahrzeugwelle drehbar ist.
Des Weiteren offenbart die DE 10 2015 214 534 A1 ein Klauengetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle, mit einer Abtriebswelle, mit wenigstens einem auf einer Welle des Klauengetriebes relativ zu der einen Welle verschiebbar angeordneten, mit der einen Welle mitdrehbaren und wenigstens eine Schaltkulisse aufweisenden Schaltelement, mittels welchem durch Verschieben des Schaltelements entlang der einen Welle eine Kopplung der Abtriebswelle mit der Antriebswelle über wenigstens eine Zahnradstufe des Klauengetriebes bewirkbar ist, mit wenigstens einem Aktor und mit wenigstens einem Stiftelement, welches mittels des Aktors in Eingriff mit der Schaltkulisse translatorisch bewegbar ist, wodurch ein Verschieben des Schaltelements relativ zu der einen Welle bewirkbar ist.
Ferner ist der WO 02/066870 A1 ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug als bekannt zu entnehmen. Das Getriebe weist mehrere, Übersetzungsstufen bildende Radsätze auf, die jeweils durch ein mit einer Welle fest verbundenes Gangrad und ein mit einer Welle verbindbares Losrad gebildet sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Getriebe und ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass ein besonders effizienter Betrieb realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand das Getriebe umfasst. Das Getriebe ist beispielsweise ein schaltbares Getriebe und somit beispielsweise ein Schaltgetriebe. Das Kraftfahrzeug kann als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, oder aber als Kraftrad, insbesondere als Motorrad, ausgebildet sein. Mit anderen Worten ist das Kraftfahrzeug vorzugsweise ein einspuriges Kraftfahrzeug. Das Getriebe weist beispielsweise mehrere und somit wenigstens zwei Übersetzungsstufen auf, welche beispielsweise schaltbar beziehungsweise einlegbar sind. Die jeweilige Übersetzungsstufe ist beispielsweise durch eine Zahnradstufe, insbesondere durch eine Stirnradstufe, gebildet. Beispielsweise bildet die jeweilige Übersetzungsstufe einen jeweiligen Gang des Getriebes, sodass die Gänge des Getriebes einlegbar und auslegbar und somit schaltbar sind. Das Getriebe weist wenigstens eine auch als Getriebewelle bezeichnete Welle auf, welche beispielsweise um eine Drehachse relativ zu einem auch als Getriebegehäuse bezeichneten Gehäuse des Getriebes drehbar ist. Dabei ist die Welle beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Gehäuse angeordnet. Insbesondere kann die Welle drehbar an dem Gehäuse gelagert sein. Das Getriebe umfasst ferner wenigstens ein auf der Welle angeordnetes Koppelelement, welches drehfest mit der Welle verbunden und somit mit der Welle mitdrehbar ist. Somit ist beispielsweise das Koppelelement mit der Welle um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Das Koppelelement kann dabei in axialer Richtung der Welle relativ zu der Welle verschoben werden. Des Weiteren weist das Getriebe wenigstens ein Sicherungselement auf, mittels welchem das Koppelelement formschlüssig gegen ein in axialer Richtung der Welle relativ zu der Welle erfolgende Verschiebung zu sichern ist. Somit können unerwünschte, in axialer Richtung der Welle erfolgende Relativverschiebungen zwischen der Welle und dem Koppelelement mittels des Sicherungselements vermieden werden.
Um nun einen besonders effizienten Betrieb und somit einen besonders hohen Wirkungsgrad des Getriebes und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt realisieren zu können, weist das Getriebe wenigstens ein mit dem Koppelelement in axialer Richtung der Welle relativ zu der Welle mitverschiebbares Betätigungselement auf. Vorzugsweise ist das Betätigungselement auf dem Koppelelement angeordnet. Das Betätigungselement ist in axialer Richtung der Welle relativ zu der Welle und relativ zu dem Koppelelement zwischen wenigstens einer Haltestellung und wenigstens einer Freigabestellung verschiebbar. In der Haltestellung ist das Sicherungselement mittels des Betätigungselements in jeweiligem, formschlüssigem Zusammenwirken mit der Welle und mit dem Koppelelement zu halten beziehungsweise gehalten. Mit anderen Worten, wirkt beispielsweise das Sicherungselement formschlüssig mit dem Koppelelement und formschlüssig mit der Welle zusammen, wodurch das Koppelelement gegen eine in axialer Richtung der Welle relativ zu der Welle erfolgende Bewegung beziehungsweise Verschiebung formschlüssig gesichert ist, und befindet sich währenddessen das Betätigungselement in der Haltestellung, so ist beziehungsweise wird das Sicherungselement mittels des Betätigungselements in formschlüssigem Zusammenwirken mit dem Koppelelement und der Welle gehalten und somit dagegen gesichert, dass das formschlüssige Zusammenwirken des Sicherungselements mit der Welle und mit dem Koppelelement aufgehoben wird. Dadurch können unerwünschte, in axialer Richtung der Welle erfolgende Relativbewegungen zwischen dem Koppelelement und der Welle sicher vermieden werden, sodass eine übermäßige innere Reibung des Getriebes und somit übermäßige Reibungsverluste des Getriebes vermieden werden können.
In der Freigabestellung jedoch gibt das Betätigungselement das Sicherungselement für eine, insbesondere in radialer Richtung der Welle nach außen, relativ zu der Welle und relativ zu dem Koppelelement erfolgende Bewegung frei, die eine Aufhebung des formschlüssigen Zusammenwirkens des Sicherungselements mit der Welle und/oder mit dem Koppelelement bewirkt. Mit anderen Worten, befindet sich das Betätigungselement in der Freigabestellung, so kann beispielsweise das Sicherungselement in radialer Richtung der Welle, insbesondere am Stück, nach außen relativ zu der Welle und relativ zu dem Koppelelement bewegt werden, derart, dass infolge dieser Bewegung das Sicherungselement nicht mehr mit der Welle und/oder nicht mehr mit dem Koppelelement formschlüssig zusammenwirkt. In der Folge kann das Koppelelement, beispielsweise zusammen mit dem Betätigungselement, in axialer Richtung der Welle relativ zu der Welle verschoben werden, wodurch beispielsweise ein zunächst ausgelegter Gang des Getriebes eingelegt und/oder ein zunächst eingelegter Gang des Getriebes ausgelegt werden kann.
Herkömmliche Getriebe weisen üblicherweise wenigstens ein zu schaltendes Losrad auf. Ist dabei das Getriebe als ein synchronisiertes Getriebe ausgebildet, so wird das zu schaltende Losrad üblicherweise durch geeignete Reibelemente beziehungsweise Synchronringe zum Gleichlauf mit einem Festrad des Getriebes gebracht. Anschließend wird eine Schaltmuffe axial über eine geeignete Verzahnung am Losrad geschoben, um für einen Formschluss zwischen kraft- beziehungsweise drehmomentübertragenden Bauteilen beispielsweise in Form des Losrads und einer Welle zu schaffen. Ein sogenanntes, unerwünschtes Abdrängen der Schaltmuffe durch Axialkräfte nach einem Schaltvorgang kann durch eine entsprechende Formgebung von Schaltklauen, das heißt durch eine sogenannte Hinterlegung verhindert werden. Unter dem Abdrängen ist zu verstehen, dass die Schaltmuffe in axialer Richtung der Welle zurückgeschoben wird, wodurch ein durch den zuvor genannten Formschluss eingelegter Gang unerwünschterweise ausgelegt wird. Dies wird auch als Herausspringen des Gangs bezeichnet.
Bei nicht synchronisierten Getrieben, insbesondere Schaltgetrieben, wie sie beispielsweise bei einem Motorrad zum Einsatz kommen, wird die Schaltmuffe ebenfalls durch eine geeignete Formgebung der Schaltklauen, das heißt durch eine sogenannte Hinterlegung gegen Abdrängen gesichert. Außerdem verhindert eine Führung von Schaltgabeln in einer Schaltwalze das Abdrängen der Schaltmuffe und damit das Herausspringen des geschalteten Ganges. Jedoch können bei herkömmlichen Getrieben, insbesondere bei nicht synchronisierten Motorradgetrieben, Axialkräfte, welche auf die Schaltwalze wirken und nicht durch die Hinterlegung aufgefangen werden, zu einem Reibkontakt der Schaltgabel mit der Schaltmuffe führen. Beispielsweise ist dabei die Schaltgabel in einer Nut der Schaltmuffe aufgenommen, sodass die Schaltgabel beispielsweise in Reibkontakt mit einer die Nut begrenzenden Wandung der Schaltmuffe kommen kann. Die Folge davon sind Wirkungsgradverschlechterungen des Getriebes und vor allem Verschleiß an der Schaltgabel und der Schaltmuffe. Bei Schieberadgetrieben kann ein entsprechender Verschleiß in einer Schaltgabelnut eines Schieberads entstehen. Mit zunehmendem Verschleiß steigt die Gefahr, dass ein Gang unerwünschterweise herausspringen kann.
Die zuvor genannten Nachteile und Probleme können nun durch die Erfindung vermieden werden. Mittels des Sicherungselements kann einerseits ein effektives und effizientes Schalten von Gängen realisiert werden. Andererseits kann das beispielsweise als Schieberad oder aber als Schaltmuffe ausgebildete Koppelelement besonders sicher gesichert werden, sodass ein unerwünschtes Herausspringen von Gängen, unerwünschte Reibkontakte und somit übermäßiger Verschleiß vermieden werden können. Im Vergleich zu herkömmlichen Getrieben können durch die Erfindung Reibungsverluste des Getriebes reduziert werden, wodurch der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert werden kann. Insbesondere kann ein übermäßiger Verschleiß an Schaltgabel und Schaltmuffe beziehungsweise Schieberad vermieden werden. Aufwändige Verschleißschutzmaßnahmen sind nicht mehr erforderlich, da beispielsweise eine etwaig vorgesehene Schaltgabel zum gezielten Verschieben des Koppelelements nur noch bei einem Schaltvorgang in Kontakt mit dem Koppelelement beziehungsweise mit dem Betätigungselement ist. Im Rahmen eines Schaltvorgangs wird beispielsweise ein zunächst eingelegter Gang des Getriebes ausgelegt, und/oder ein zunächst ausgelegter Gang des Getriebes wird eingelegt. Während ein Gang des Getriebes eingelegt ist, können unerwünschte Kontakte zwischen der Schaltgabel und dem Koppelelement beziehungsweise dem Betätigungselement vermieden werden. Hierdurch kann die innere Reibung des Getriebes in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden. Außerdem kann auf eine herkömmlicherweise zum Einsatz kommende Hinterlegung beziehungsweise auf einen herkömmlicherweise zum Einsatz kommenden Hinterschnitt zum Verhindern eines Abdrängens einer Schaltmuffe an Schaltklauen verzichtet werden, sodass das erfindungsgemäße Getriebe besonders einfach und somit kostengünstig gefertigt werden kann.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn durch Bewegen des Betätigungselements aus der Haltestellung in die Freigabestellung das Koppelelement in axialer Richtung der Welle relativ zu der Welle verschiebbar ist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das vorzugsweise separat von dem Betätigungselement ausgebildete Koppelelement über das Betätigungselement, das heißt unter Vermittlung des Betätigungselements in axialer Richtung der Welle relativ zu der Welle verschiebbar ist, insbesondere dadurch, dass das Betätigungselement aus der Haltestellung in die Freigabestellung verschiebbar ist beziehungsweise verschoben wird. Mit anderen Worten, um beispielsweise das zunächst mittels des Sicherungselements formschlüssig relativ zu der Welle in axialer Richtung der Welle gesicherte Koppelelement relativ zu der Welle zu verschieben, wird das sich zunächst in der Haltestellung befindende Betätigungselement, insbesondere mittels einer Schaltgabel beziehungsweise mittels eines Aktors aus der Haltestellung in die Freigabestellung bewegt. Hierzu wird beispielsweise das Betätigungselement in eine parallel zur axialen Richtung verlaufende erste Richtung relativ zu dem Koppelelement bewegt, wobei beispielsweise zunächst noch eine Bewegung des Koppelelements in axialer Richtung der Welle und relativ zu der Welle unterbleibt. Wird daraufhin das Betätigungselement weiter in die erste Richtung bewegt, so nimmt das Betätigungselement das Koppelelement mit, sodass das Betätigungselement und mit diesem das Koppelelement in die erste Richtung relativ zu der Welle verschoben werden. Hierdurch kann eine besonders effektive und effiziente Verschiebung des Koppelelements auf bauraumgünstige Weise realisiert werden, sodass Schaltvorgänge effizient und somit wirkungsgradgünstig durchgeführt werden können. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Federelement vorgesehen, welches durch Bewegen des Betätigungselements aus der Haltestellung in die Freigabestellung elastisch verformbar ist. Somit ist beispielsweise das Federelement in der Freigabestellung des Betätigungselements stärker gespannt als in der Haltestellung des Betätigungselements. Dadurch stellt das Federelement zumindest in der Freigabestellung eine Federkraft bereit, welche beispielsweise, insbesondere in axialer Richtung der Welle, zumindest mittelbar auf das Betätigungselement sowie gegebenenfalls zumindest mittelbar auf das Koppelelement wirkt. Mittels der Federkraft ist das Betätigungselement aus der Freigabestellung in die Haltestellung verschiebbar und beispielsweise in der Haltestellung gehalten oder zu halten. Dadurch kann eine besonders bauraumgünstige sowie effiziente und somit wirkungsgradgünstige Verschiebung des Betätigungselements und des Koppelelements realisiert werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich durch eine Sicherungseinrichtung aus, welche das Sicherungselement, eine an dem Koppelelement vorgesehene erste Ausnehmung, eine an der Welle vorgesehene zweite Ausnehmung und eine an der Welle vorgesehene und in axialer Richtung der Welle auf die zweite Ausnehmung folgende dritte Ausnehmung aufweist. Beispielsweise ist die erste Ausnehmung in dem Koppelelement ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist die zweite Ausnehmung und/oder die dritte Ausnehmung in der Welle ausgebildet. Die erste Ausnehmung kann dabei als eine Durchgangsöffnung ausgebildet sein. Hierdurch kann eine besonders effektive und effiziente Sicherung des Koppelelements gewährleistet werden.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Koppelelement in axialer Richtung der Welle relativ zu der Welle, insbesondere entlang einer Bewegungsrichtung, zwischen wenigstens einer ersten Stellung und wenigstens einer zweiten Stellung verschiebbar ist. Die Bewegungsrichtung fällt beispielsweise mit der zuvor genannten ersten Richtung zusammen beziehungsweise verläuft parallel zur ersten Richtung. Insbesondere verläuft die Bewegungsrichtung parallel zur axialen Richtung beziehungsweise fällt mit der axialen Richtung der Welle zusammen.
In der ersten Stellung überlappen sich die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung gegenseitig. Dabei ist beispielsweise die zweite Ausrichtung in radialer Richtung der Welle nach außen hin zumindest teilweise durch die erste Ausnehmung überdeckt beziehungsweise überlappt. Hierdurch ist zum Sichern des Kopplungselements in der ersten Stellung das Sicherungselement, insbesondere in radialer Richtung der Welle, in Eingriff mit der ersten Ausnehmung und der zweiten Ausnehmung bringbar. In der zweiten Stellung überlappen sich die erste Ausnehmung und die dritte Ausnehmung gegenseitig, wobei beispielsweise die dritte Ausnehmung in radialer Richtung der Welle nach außen hin zumindest teilweise durch die erste Ausnehmung überdeckt beziehungsweise überlappt ist. Somit ist zum Sichern des Kopplungselements in der zweiten Stellung das Sicherungselement, insbesondere in radialer Richtung der Welle, in Eingriff mit der ersten Ausnehmung und der dritten Ausnehmung bringbar. Dadurch kann eine effektive, effiziente und somit wirkungsgradgünstige Sicherung des Koppelelements gewährleistet werden.
Um einen besonders hohen Wirkungsgrad auf besonders bauraumgünstige Weise zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass - während sich das Koppelelement in der ersten Stellung und sich das Betätigungselement in der Haltestellung befindet - das Sicherungselement mittels des Betätigungselements in einer Sicherungsstellung gehalten ist. In der Sicherungsstellung befindet sich das Sicherungselement in Eingriff mit der ersten Ausnehmung und der zweiten Ausnehmung, wodurch sich das Sicherungselement in formschlüssigem Zusammenwirken mit dem Koppelelement und der Welle befindet. Hierdurch ist das Koppelelement formschlüssig in der ersten Stellung relativ zu der Welle gesichert. Während sich das Koppelelement in der ersten Stellung und sich das Betätigungselement in der zweiten Stellung befindet, ist das Sicherungselement in radialer Richtung der Welle nach außen hin relativ zu der Welle und relativ zu dem Koppelelement aus der Sicherungsstellung in eine Lösestellung bewegbar, in welcher das formschlüssige Zusammenwirken des Sicherungselements zumindest mit der Welle aufgehoben ist. Dies bedeutet, dass das Sicherungselement in der Lösestellung nicht mehr formschlüssig mit der Welle zusammenwirkt, sodass das Koppelelement relativ zu der Welle in axialer Richtung der Welle aus der ersten Stellung in verschoben und somit herausbewegt werden kann.
Während sich das Koppelelement in der zweiten Stellung und sich das Betätigungselement in der Haltestellung befindet, ist das Sicherungselement mittels des Betätigungselements in der Sicherungsstellung gehalten. Dabei befindet sich das Sicherungselement in Eingriff mit der ersten Ausnehmung und der dritten Ausnehmung, wodurch sich das Sicherungselement in formschlüssigem Zusammenwirken mit dem Koppelelement und der Welle befindet. Hierdurch ist das Koppelelement in der zweiten Stellung formschlüssig relativ zu der Welle gesichert. Während sich das Koppelelement in der zweiten Stellung und sich das Betätigungselement in der Freigabestellung befindet, ist das Sicherungselement in radialer Richtung der Welle nach außen hin relativ zu der Welle und relativ zu dem Koppelelement aus der Sicherungsstellung in die Lösestellung bewegbar, in welcher das formschlüssige Zusammenwirken des Sicherungselements zumindest mit der Welle aufgehoben ist. Somit ist das Koppelelement relativ zu der Welle in axialer Richtung der Welle aus der zweiten Stellung heraus verschiebbar. Es ist erkennbar, dass sich die Sicherungsstellung beispielsweise nur auf das Koppelelement und nicht auf die Welle beziehungsweise nicht auf die Stellung des Koppelelements bezieht, sodass sich das Sicherungselement sowohl in der ersten Stellung als auch in der zweiten Stellung des Koppelelements in der Sicherungsstellung beziehungsweise in der Lösestellung befinden kann. Diesbezügliche Unterschiede existieren beispielsweise dahingehend, dass dann, wenn sich das Koppelelement in der ersten Stellung und das Sicherungselement in der Sicherungsstellung befindet, das Sicherungselement in die erste Ausnehmung und in die zweite Ausnehmung eingreift. Befindet sich das Koppelelement in der zweiten Stellung, während sich das Sicherungselement in der Sicherungsstellung befindet, so greift das Sicherungselement in die erste Ausnehmung und in die dritte Ausnehmung ein. Befindet sich das Koppelelement in der ersten Stellung, während sich das Sicherungselement in der Lösestellung befindet, so unterbleibt ein formschlüssiges Zusammenwirken des Sicherungselements zumindest mit der Welle. Und auch dann, wenn sich das Koppelelement in der zweiten Stellung und das Sicherungselement in der Lösestellung befindet, unterbleibt ein formschlüssiges Zusammenwirken des Sicherungselements zumindest mit der Welle. In der Folge kann das Koppelelement dann, wenn sich das Sicherungselement in der Lösestellung befindet, relativ zu der Welle axial verschoben werden.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die erste Ausnehmung als eine Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Hierdurch kann ein besonders hoher Wirkungsgrad realisiert werden.
Um den Bauraumbedarf und somit das Gewicht besonders gering halten und in der Folge einen besonders effizienten Betrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in der Haltestellung des Betätigungselements das Betätigungselement über dem Sicherungselement angeordnet ist, wodurch das Sicherungselement in radialer Richtung der Welle nach außen hin durch das Betätigungselement überdeckt ist. Dadurch kann das Koppelelement besonders sicher in seiner jeweiligen Stellung formschlüssig gehalten werden, sodass übermäßige Reibkontakte und somit übermäßige Reibungsverluste vermieden werden können.
Um einen besonders hohen Wirkungsgrad zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Koppelelement als eine Schaltmuffe ausgebildet ist. Dabei weist das Getriebe wenigstens ein als Losrad ausgebildetes und dadurch drehbar auf der Welle angeordnetes Zahnrad auf, welches per se beziehungsweise für sich alleine betrachtet und insbesondere dann, wenn es nicht drehfest mit der Welle verbunden ist, insbesondere um die Drehachse, relativ zu der Welle drehbar ist. Dabei ist die Schaltmuffe in axialer Richtung der Welle relativ zu der Welle zwischen wenigstens einer Koppelstellung und wenigstens einer Entkoppelstellung verschiebbar. Die Koppelstellung ist beispielsweise die zuvor genannte erste Stellung, wobei die Entkoppelstellung beispielsweise die zuvor genannte zweite Stellung ist. In der Koppelstellung ist die Schaltmuffe, insbesondere formschlüssig, drehfest mit dem Losrad verbunden. Dadurch ist in der Koppelstellung das Losrad über die Schaltmuffe drehfest mit der Welle verbunden. In der Entkoppelstellung jedoch ist die Schaltmuffe von dem Losrad entkoppelt, wodurch die Schaltmuffe und somit die Welle, insbesondere um die Drehachse, relativ zu dem Losrad drehbar sind.
Dabei hat es sich zur Realisierung eines besonders effizienten Betriebs als vorteilhaft gezeigt, wenn die Schaltmuffe wenigstens ein in axialer Richtung der Welle von einem Grundkörper der Schaltmuffe abstehenden Vorsprung aufweist, welcher in der Koppelstellung in eine korrespondierende, an dem Losrad vorgesehene Tasche eingreift, wodurch die Schaltmuffe in der Koppelstellung formschlüssig drehfest mit dem Losrad verbunden ist. In der Entkoppelstellung ist beispielsweise der Vorsprung vollständig außerhalb der Tasche angeordnet, sodass in der Entkoppelstellung der Vorsprung nicht in die Tasche und somit nicht in das Losrad eingreift. Das Getriebe ist somit beispielsweise als Klauengetriebe ausgebildet, wodurch ein besonders hoher Wirkungsgrad darstellbar ist.
Schließlich hat es sich zur Realisierung von effizienten Schaltvorgängen als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Getriebe wenigstens eine Schaltgabel aufweist, mittels welcher das Betätigungselement und über das Betätigungselement das Koppelelement in axialer Richtung der Welle relativ zu der Welle verschiebbar sind. Dabei ist die Schaltgabel beispielsweise separat von dem Koppelelement und separat von dem Betätigungselement ausgebildet. Insbesondere ist es denkbar, dass das Betätigungselement eine Nut aufweist, welche beispielsweise in radialer Richtung der Welle nach außen hin offen ist. Dabei greift beispielsweise die Schaltgabel in die Nut. Die Schaltgabel ist beispielsweise mittels des zuvor genannten Aktors betätigbar und dabei insbesondere in axialer Richtung der Welle relativ zu der Welle verschiebbar. Durch Verschieben der Schaltgabel wird beispielsweise das Betätigungselement mit der Schaltgabel mit verschoben, wodurch in der Folge das Koppelelement verschoben werden kann.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, oder aber als Kraftrad, insbesondere als Motorrad, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens ein erfindungsgemäßes Getriebe gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 ausschnittsweise und teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Getriebes für ein Kraftfahrzeug;
2 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht des Getriebes gemäß 1;
3 ausschnittsweise eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht des Getriebes, wobei sich ein Koppelelement des Getriebes in einer Entkoppelstellung befindet, während sich ein Betätigungselement des Getriebes in einer Freigabestellung befindet; und
4 ausschnittsweise eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht des Getriebes, wobei sich das Koppelelement in einer Koppelstellung befindet, während sich das Betätigungselement in seiner Haltestellung befindet.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und teilweise geschnittenen Seitenansicht ein Getriebe 1 für ein beispielsweise als Kraftrad ausgebildetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand das Getriebe 1 umfasst. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als ein einspuriges Kraftfahrzeug, insbesondere als ein Kraftrad und vorzugsweise als ein Motorrad, ausgebildet. Das Kraftfahrzeug weist beispielsweise einen Antriebsstrang auf, mittels welchem das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Dabei umfasst der Antriebsstrang das Getriebe 1 und wenigstens einen in den Figuren nicht dargestellten Antriebsmotor, mittels welchem das Kraftfahrzeug über das Getriebe 1 angetrieben werden kann. Der Antriebsmotor ist beispielsweise als eine Verbrennungskraftmaschine ausgebildet, welche auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird. Das Getriebe weist beispielsweise mehrere und somit wenigstens zwei Gänge auf, welche einlegbar und auslegbar und somit schaltbar sind. Ein erster der Gänge ist beispielsweise durch eine erste Übersetzungsstufe gebildet, welche beispielsweise als eine erste Zahnradstufe, insbesondere als eine erste Stirnradstufe, ausgebildet ist. Der erste Gang umfasst beispielsweise ein in 1 ausschnittsweise dargestelltes, erstes Zahnrad 2. Ein zweiter der Gänge ist beispielsweise durch eine zweite Übersetzungsstufe gebildet, welches beispielsweise als eine zweite Zahnradstufe, insbesondere als eine zweite Stirnradstufe, ausgebildet ist. Der zweite Gang umfasst beispielsweise ein zweites Zahnrad 3. Außerdem umfasst der zweite Gang beispielsweise ein in den Figuren nicht erkennbares drittes Zahnrad, welches mit dem Zahnrad 2 kämmt. Der zweite Gang umfasst beispielsweise ein in den Figuren nicht dargestelltes viertes Zahnrad, welches beispielsweise mit dem Zahnrad 3 kämmt.
Das Getriebe 1 umfasst eine auch als Getriebewelle bezeichnete Welle 4, welche beispielsweise um eine Drehachse 5 relativ zu einem in den Figuren nicht dargestellten Gehäuse des Getriebes 1 drehbar ist. Dies bedeutet, dass das Getriebe 1 beispielsweise das auch als Getriebegehäuse bezeichnete Gehäuse umfasst, wobei die Welle 4 beispielsweise drehbar an dem Gehäuse gelagert ist. Die Zahnräder 2 und 3 sind vorliegend als Losräder ausgebildet, sodass sich die Zahnräder 2 und 3 insbesondere dann, wenn sie nicht drehfest mit der Welle 4 verbunden sind, um die Drehachse 5 relativ zu der Welle 4 drehen können.
Das dritte Zahnrad und das vierte Zahnrad sind beispielsweise auf einer in den Figuren nicht erkennbaren zweiten Welle des Getriebes 1 angeordnet. Das dritte Zahnrad und das vierte Zahnrad sind vorzugsweise Festräder, welche, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Welle verbunden sind. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das jeweilige Zahnrad 2 beziehungsweise 3 über ein jeweiliges Wälzlager 6 beziehungsweise 7 drehbar an beziehungsweise auf der Welle 4 gelagert, sodass jeweilige, auf der Welle 4 angeordnete Zahnrad 2 beziehungsweise 3 um die Drehachse 5 relativ zu der Welle 4 drehbar ist. Dabei ist das jeweilige Wälzlager 6 beziehungsweise 7 als ein Kugellager ausgebildet.
Das Getriebe 1 weist wenigstens ein drehfest mit der Welle 4 verbundenes und auf der Welle 4 angeordnetes Koppelelement 8 auf, welches bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel als eine Schiebemuffe ausgebildet ist. Aus 1 ist erkennbar, dass die Zahnräder 2 du 3 in axialer Richtung der Welle 4 hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei das Koppelelement 8 in axialer Richtung der Welle 4 zwischen den Zahnrädern 2 und 3 angeordnet ist. Die axiale Richtung der Welle 4 fällt dabei mit der Drehachse 5 zusammen. Das Koppelelement 8 ist entlang einer in 1 durch einen Doppelpfeil 9 veranschaulichten und parallel zu der axialen Richtung der Welle 4 verlaufenden beziehungsweise mit der axialen Richtung der Welle 4 zusammenfallenden Bewegungsrichtung relativ zu der Welle 4 und relativ zu den Zahnrädern 2 und 3 verschiebbar. Dabei kann das Koppelelement 8 in eine durch einen Pfeil 10 veranschaulichte und mit der Bewegungsrichtung zusammenfallende oder parallel zu der Bewegungsrichtung verlaufende erste Richtung relativ zu der Welle 4 und relativ zu den Zahnrädern 2 und 3 verschoben werden, sodass das Koppelelement 8 in die erste Richtung und dabei in axialer Richtung der Welle 4 relativ zu der Welle 4 und relativ zu den Zahnrädern 2 und 3 verschoben werden kann. Außerdem kann das Koppelelement 8 in eine der ersten Richtung entgegengesetzte, in 1 durch einen Pfeil 11 veranschaulicht und mit der Bewegungsrichtung zusammenfallende beziehungsweise parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende zweite Richtung relativ zu der Welle 4 und relativ zu den Zahnrädern 2 und 3 verschoben werden. Da die zweite Richtung mit der Bewegungsrichtung zusammenfällt beziehungsweise parallel zu der Bewegungsrichtung verläuft, fällt die zweite Richtung mit der axialen Richtung der Welle 4 zusammen beziehungsweise die zweite Richtung verläuft parallel zur axialen Richtung der Welle 4. Ausgehend von dem Koppelelement 8, welches auch als Schaltelement bezeichnet wird, verläuft die erste Richtung zu dem Zahnrad 2 hin, und die zweite Richtung verläuft zu dem Zahnrad 3 hin.
Das Getriebe 1 weist darüber hinaus ein Sicherungselement 12 auf, welches bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel als eine Kugel ausgebildet ist. Insbesondere ist es denkbar, dass mehrere Sicherungselemente wie das Sicherungselement 12 vorgesehen sind, wobei die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem Sicherungselement 12 ohne weiteres auch auf die anderen Sicherungselemente übertragen werden können und umgekehrt. Beispielsweise sind die Sicherungselemente in um die Drehachse 5 verlaufender Umfangsrichtung der Welle 4 über deren Umfang, insbesondere gleichmäßig, verteilt und somit aufeinanderfolgend angeordnet. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, kann das Koppelelement 8 mittels des Sicherungselements 12 formschlüssig gegen in axialer Richtung der Welle 4 relativ zu der Welle 4 erfolgende Verschiebungen gesichert werden. Mit anderen Worten kann mittels des Sicherungselements 12 formschlüssig vermieden werden, dass sich das Koppelelement 8 in axialer Richtung der Welle 4 relativ zu der Welle 4 verschiebt.
Um nun einen besonders effizienten Betrieb des Getriebes 1 zu realisieren, weist das Getriebe 1 wenigstens ein auf dem Koppelelement 8 angeordnetes und mit dem Koppelelement 8 in axialer Richtung der Welle 4 relativ zu der Welle 4 mit verschiebbares Betätigungselement 13 auf. Das Betätigungselement 13 wird auch als Schiebestück bezeichnet, da es in axialer Richtung der Welle 4 und somit entlang der Bewegungsrichtung relativ zu der Welle 4 und relativ zu dem Koppelelement 8 (Schaltmuffe) verschoben, insbesondere hin- und hergeschoben werden kann. Somit kann das Betätigungselement 13 in die erste Richtung relativ zu der Welle 4 und relativ zu dem Koppelelement 8 sowie in die zweite Richtung relativ zu der Welle 4 und relativ zu dem Koppelelement 8 verschoben werden. Dabei kann das Betätigungselement 13 relativ zu dem Koppelelement 8 und relativ zu der Welle 4 in axialer Richtung der Welle 4 zwischen wenigstens einer in 1 und 4 gezeigten Haltestellung wenigstens einer in 3 gezeigten Freigabestellung verschoben werden. In der Haltestellung ist das Sicherungselement 12 mittels des Betätigungselements 13 in jeweiligem, formschlüssigem Zusammenwirken mit der Welle 4 und mit dem Koppelelement 8 zu halten beziehungsweise gehalten. Mit anderen Worten, befindet sich das Sicherungselement 12 in formschlüssigem Zusammenwirken mit dem Koppelelement 8 und mit der Welle 4, während sich das Betätigungselement 13 in seiner Haltestellung befindet, so ist das Sicherungselement 12 mittels des Betätigungselements 13 in formschlüssigem Zusammenwirken mit dem Koppelelement 8 und mit der Welle 4 gehalten.
In der Freigabestellung jedoch gibt das Betätigungselement 13 das Sicherungselement 12 für eine in radialer Richtung der Welle 4 nach außen hin relativ zu der Welle 4 und relativ zu dem Koppelelement 8 erfolgende und in 1 durch einen Pfeil 14 veranschaulichte Bewegung frei, welche eine Aufhebung des formschlüssigen Zusammenwirkens des Sicherungselements 12 mit der Welle 4 und/oder mit dem Koppelelement bewirkt. Mit anderen Worten, befindet sich das Betätigungselement 13 in der in 3 gezeigten Freigabestellung, so kann das Sicherungselement 12 in radialer Richtung der Welle 4 nach außen hin relativ zu der Welle 4 und relativ zu dem Koppelelement 8 bewegt werden, derart, dass das Sicherungselement 12 nicht mehr formschlüssig mit der Welle 4 zusammenwirkt. In der Folge ist das Koppelelement 8 nicht mehr gegen in axialer Richtung der Welle 4 relativ zu der Welle 4 erfolgende Verschiebungen gesichert, sodass dann das Koppelelement 8 in die erste Richtung oder in die zweite Richtung verschoben werden kann. In 1 und 4 ist die Haltestellung jeweils H bezeichnet, wobei in 3 die Freigabestellung mit F bezeichnet ist.
Das Sicherungselement 12 wird auch als Sperrelement bezeichnet. Das Betätigungselement 13 weist eine in radialer Richtung der Welle 4 nach außen hin offene Nut 15 auf, in welche beispielsweise eine in den Figuren nicht dargestellte Schaltgabel eingreift. Die Schaltgabel kann beispielsweise in axialer Richtung der Welle 4 relativ zu der Welle 4 verschoben werden. Wird somit beispielsweise die Schaltgabel in die erste Richtung verschoben, so nimmt die Schaltgabel dadurch, dass die Schaltgabel in die Nut 15 eingreift und dadurch formschlüssig mit dem Betätigungselement 13 zusammenwirkt, das Betätigungselement 13 mit, wodurch das Betätigungselement 13 in die erste Richtung und damit beispielsweise aus der Haltestellung H in die Freigabestellung F bewegt wird. Wird beispielsweise die Schaltgabel in die zweite Richtung verschoben, so nimmt die Schaltgabel das Betätigungselement 13, beispielsweise ausgehend von der Haltestellung H, mit, sodass das Betätigungselement 13 beispielsweise aus der Haltestellung H in die zweite Richtung und dabei beispielsweise in eine in den Figuren nicht dargestellte zweite Freigabestellung verschoben wird. Die vorigen und folgenden Ausführungen zur zweiten Freigabestellung können ohne weiteres auch auf die erste Freigabestellung F übertragen werden und umgekehrt. Wie ferner im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist durch Bewegen des Betätigungselements 13 aus der Haltestellung H in die jeweilige Freigabestellung F das Koppelelement 8 in axialer Richtung der Welle 4 relativ zu der Welle 4 und relativ zu den Zahnrädern 2 und 3 verschiebbar.
Das Getriebe 1 weist dabei ein erstes Federelement 16 und ein zweites Federelement 17 auf. Außerdem weist das Koppelelement 8 eine Aufnahme 18 auf, welche beispielsweise in radialer Richtung der Welle 4 nach außen hin offen ist. In die erste Richtung wird die Aufnahme 18 durch einen ersten Wandungsbereich 19 des Koppelelements 8 begrenzt, und in die zweite Richtung wird die Aufnahme 18 beispielsweise durch einen zweiten Wandungsbereich 20 des Koppelelements 8 begrenzt. Das Federelement 16 ist dabei entlang der Bewegungsrichtung zwischen dem Betätigungselement 13 und dem Wandungsbereich 19 angeordnet und dabei in die zweite Richtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Betätigungselement 13 und in die erste Richtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt an dem Wandungsbereich 19 abgestützt. Das Federelement 17 ist entlang der Bewegungsrichtung zwischen dem Betätigungselement 13 und dem Wandungsbereich 20 angeordnet und dabei in die erste Richtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Betätigungselement 13 und in die zweite Richtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Wandungsbereich 20 abgestützt. Wird somit das Betätigungselement 13 relativ zu dem Koppelelement 8 in die erste Richtung verschoben, so wird dadurch das Federelement 16 gespannt. Wird hingegen beispielsweise das Betätigungselement 13 in die zweite Richtung relativ zu dem Koppelelement 8 verschoben, so wird dadurch das Federelement 17 gespannt. Somit stellt beispielsweise das Federelement 16 in der Freigabestellung F eine Federkraft bereit, welche in die zweite Richtung zumindest mittelbar auf das Betätigungselement 13 und die erste Richtung zumindest mittelbar auf den Wandungsbereich 19 wirkt. In der zweiten Freigabestellung stellt das Federelement 17 eine Federkraft bereit, welche zumindest mittelbar in die erste Richtung auf das Betätigungselement 13 und in die zweite Richtung zumindest mittelbar auf den Wandungsbereich 20 wirkt. Mittels der jeweiligen, von dem jeweiligen Federelement 16 beziehungsweise 17 bereitgestellten Federkraft kann das Betätigungselement 13 aus der jeweiligen Freigabestellung in die Haltestellung H verschoben und beispielsweise in der Haltestellung H gehalten werden. Hierdurch kann eine effektive, effiziente und bauraumgünstige Rückstellung des Betätigungselements 13 aus der jeweiligen Freigabestellung in die Haltestellung H realisiert werden.
Das Betätigungselement 13 weist darüber hinaus Betätigungsflächen 21 und 22 auf, welche schräg zur Bewegungsrichtung und somit schräg zur axialen Richtung der Welle 4 sowie schräg zur radialen Richtung der Welle 4 verlaufen. Die Betätigungsfläche 21 ist eine erste Betätigungsschräge, welche sich entlang der ersten Richtung betrachtet in radialer Richtung nach außen erstreckt. Dementsprechend ist die Betätigungsfläche 22 eine zweite Betätigungsschräge, welche sich entlang der zweiten Richtung betrachtet in radialer Richtung nach außen erstreckt. Wird somit beispielsweise das sich zunächst in der ersten Freigabestellung F befindende Betätigungselement 13 mittels der von dem Federelement 16 bereitgestellten Federkraft in die zweite Richtung verschoben, so gleitet beispielsweise die Betätigungsfläche 22 an dem Sicherungselement 12 ab. Somit wird auf das Sicherungselement 12 eine in radialer Richtung der Welle 4 nach innen weisende Kraft, durch welche beispielsweise das Sicherungselement 12 in radialer Richtung der Welle 4 nach innen bewegt, insbesondere gedrückt, und/oder in formschlüssiges Zusammenwirken mit dem Koppelelement 8 und der Welle 4 bewegt beziehungsweise in formschlüssigem Zusammenwirken mit dem Koppelelement 8 und der Welle 4 gehalten wird. Wird beispielsweise das sich zunächst in der zweiten Freigabestellung befindende Betätigungselement 13 mittels der von dem Federelement 17 bereitgestellten Federkraft in die zweite Richtung verschoben, so gleitet die Betätigungsfläche 21 an dem Sicherungselement 12 ab beziehungsweise umgekehrt. Hierdurch wirkt beispielsweise auf das Sicherungselement 12 ein in radialer Richtung der Welle 4 nach innen weisende Kraft, durch welche beispielsweise das Sicherungselement 12 in radialer Richtung der Welle 4 nach innen und somit beispielsweise in formschlüssiges Zusammenwirken mit dem Koppelelement 8 und der Welle 4 gebracht beziehungsweise in formschlüssigem Zusammenwirken mit dem Koppelelement 8 und der Welle 4 gehalten wird.
Das Koppelelement 8 ist zwischen einer in 1 und 3 gezeigten Entkoppelstellung E, einer in 4 gezeigten ersten Koppelstellung K1 und einer in den Figuren nicht gezeigten zweiten Koppelstellung verschiebbar. In der ersten Koppelstellung K1 ist das Koppelelement 8 formschlüssig drehfest mit dem Zahnrad 2 verbunden und von dem Zahnrad 3 entkoppelt, sodass das Zahnrad 2 über das Koppelelement 8 formschlüssig drehfest mit der Welle 4 verbunden ist, und sodass das Zahnrad 3 von dem Koppelelement 8 und von der Welle 4 entkoppelt ist. Somit kann sich das Zahnrad 3 um die Drehachse 5 relativ zu der Welle 4 drehen. In der zweiten Koppelstellung ist das Koppelelement 8 formschlüssig drehfest mit dem Zahnrad 3 verbunden und von dem Zahnrad 2 entkoppelt, sodass das Zahnrad 3 über das Koppelelement 8 formschlüssig drehfest mit der Welle 4 verbunden ist, und sodass das Zahnrad 2 von dem Koppelelement 8 und von der Welle 4 entkoppelt ist. In der Folge kann sich das Zahnrad um die Drehachse 5 relativ zu der Welle 4 drehen. In der Entkoppelstellung E jedoch ist das Koppelelement 8 sowohl von dem Zahnrad 2 als auch von dem Zahnrad 3 entkoppelt, sodass sich die Zahnräder 2 und 3 um die Drehachse 5 relativ zu der Welle 4 drehen können. Mit anderen Worten sind die Zahnräder 2 und 3 in der Entkoppelstellung E von der Welle 4 entkoppelt. In der ersten Koppelstellung K1 ist beispielsweise der erste Gang eingelegt, während der zweite Gang beziehungsweise alle anderen Gänge des Getriebes 1 ausgelegt sind. In der zweiten Koppelstellung ist beispielsweise der zweite Gang des Getriebes eingelegt, während der erste Gang beziehungsweise alle anderen Gänge des Getriebes 1 ausgelegt sind. In der Entkoppelstellung E sind sowohl der erste Gang als auch der zweite Gang ausgelegt.
1 zeigt eine Ausgangslage. Dabei wird beispielsweise die Welle 4 angetrieben und somit um die Drehachse 5 relativ zu dem Gehäuse gedreht. In der Ausgangslage befindet sich das Koppelelement 8 in seiner Entkoppelstellung E, welche auch als Neutralposition bezeichnet wird. In der Neutralposition sind die Zahnräder 2 und 3 (Losräder) nicht mit der Welle 4 (Getriebewelle) gekoppelt. Das vorliegend als eine Kugel ausgebildete und auch als Sperrelement bezeichnete Sicherungselement 12 befindet sich in seiner Sicherungsstellung und wird mittels des Betätigungselements 13 in der Sicherungsstellung gehalten. In der Sicherungsstellung greift das Sicherungselement 12 sowohl in eine an dem Koppelelement 8 vorgesehene Ausnehmung 23 als auch in eine an der Welle 4 vorgesehene zweite Ausnehmung 24 ein. Das Sicherungselement 12 und die Ausnehmungen 23 und 24 sind Bestandteile einer im Ganzen mit 25 bezeichneten Sicherungseinrichtung des Getriebes 1. Dabei ist die Ausnehmung 23 als eine Durchgangsöffnung des Koppelelements 8 ausgebildet, wobei sich das Sicherungselement 12 insbesondere dann, wenn sich das Betätigungselement 13 in eine der Freigabestellungen befindet, in radialer Richtung der Welle 4 in der Ausnehmung 23 relativ zu dem Koppelelement 8 und relativ zu der Welle 4 bewegen kann.
Aus 3 ist erkennbar, dass die Sicherungseinrichtung 25 eine an der Welle 4 vorgesehene, dritte Ausnehmung 26 aufweist, welche in axialer Richtung der Welle 4 neben der Ausnehmung 24 beziehungsweise auf die Ausnehmung 24 folgend angeordnet ist. Außerdem umfasst die Sicherungseinrichtung 25 eine an der Welle 4 vorgesehene, vierte Ausnehmung 27, welche in axialer Richtung der Welle 4 neben der Ausnehmung 24 angeordnet und dabei auf eine der Ausnehmung 26 in axialer Richtung abgewandten Seite der Ausnehmung 24 angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die Ausnehmung 24 in axialer Richtung der Welle 4 zwischen den Ausnehmungen 26 und 27 angeordnet ist. Befindet sich das Koppelelement 8 in der Entkoppelstellung E, während sich das Betätigungselement 13 in der Haltestellung H befindet, so befindet sich das Sicherungselement 12 in seiner Sicherungsstellung S, wobei das Sicherungselement 12 in der Sicherungsstellung S mittels des Betätigungselements 13 gehalten beziehungsweise gesichert wird. In der Sicherungsstellung S befindet sich das Sicherungselement 12 in formschlüssigem Zusammenwirken mit dem Koppelelement 8 und mit der Welle 4, wodurch das Koppelelement 8 in axialer Richtung der Welle 4 an der Welle 4 beziehungsweise relativ zu der Welle 4 gesichert ist. In der Entkoppelstellung E ist die Ausnehmung 24 in radialer Richtung der Welle 4 nach außen hin durch die Ausnehmung 23 überlappt, sodass dann, wenn sich das Koppelelement 8 in der Entkoppelstellung E befindet und wenn sich das Sicherungselement 12 in der Sicherungsstellung S befindet, das Sicherungselement 12 in die Ausnehmungen 23 und 24 gleichzeitig eingreift. Die jeweilige Ausnehmung 24, 26 beziehungsweise 27 ist beispielsweise eine Ausformung in der Getriebewelle, insbesondere in einer außenumfangsseitigen Mantelfläche der Welle 4. Durch das als Schiebestück ausgebildete Betätigungselement 13 wird das Sperrelement (Sicherungselement 12) in den Ausnehmungen 23 und 24 gehalten, wenn sich das Koppelelement 8 in der Entkoppelstellung E befindet. Dadurch kann das Koppelelement 8 nicht aus der Entkoppelstellung E heraus verschoben werden.
Um beispielsweise den zunächst ausgelegten ersten Gang einzulegen, wird beispielsweise das Betätigungselement 13 - wie aus 3 erkennbar ist - in die erste Richtung verschoben. Hierzu wird beispielsweise die Schaltgabel in die erste Richtung verschoben. Dabei ist die Nut 15 beispielsweise ein in Umfangsrichtung des Betätigungselements 13 vollständig umlaufende Nut. Durch die Schaltgabel wird das Betätigungselement 13 beispielsweise bezogen auf die Bildebene in 3 nach links gegen die von dem Federelement 16 bereitgestellte Federkraft verschoben, derart, dass das Betätigungselement 13 aus der Haltestellung H in die Freigabestellung F verschoben wird, insbesondere während zunächst eine Verschiebung des Koppelelements 8 in axialer Richtung der Welle 4 unterbleibt. Die in den Figuren nicht dargestellte Schaltgabel wird beispielsweise durch eine Schaltwalze mit entsprechenden Nuten betätigt, das heißt verschoben. Befindet sich das Betätigungselement 13 in der Freigabestellung F beziehungsweise in der zweiten Freigabestellung, so ist das Sicherungselement 12 durch das Schiebestück (Betätigungselement 13) nicht mehr in der Ausnehmung 24 gehalten, sodass sich beispielsweise das Sicherungselement 12 in radialer Richtung nach außen bewegen und in der Folge das Koppelelement 8 freigeben kann. Wird beispielsweise das Betätigungselement 13 mittels der Schaltgabel weiter in die erste Richtung bewegt, so nimmt dadurch das Betätigungselement 13 das Koppelelement 8 in die erste Richtung mit. Dies bedeutet, dass dann das Koppelelement 8 in die erste Richtung verschoben wird. Hierdurch wird das Koppelelement 8 beispielsweise in die erste Koppelstellung K1 verschoben. In der ersten Koppelstellung K1 ist die Ausnehmung 26 in radialer Richtung der Welle 4 nach außen hin durch die Ausnehmung 23 überdeckt. Dadurch kann sich das Sicherungselement 12, welches sich beispielsweise in der Ausnehmung 23 befindet, in radialer Richtung nach innen in die Ausnehmung 26 hinein bewegen, sodass in der ersten Koppelstellung K1 das Sicherungselement 12 in die Ausnehmungen 23 und 26 eingreift und sich somit in formschlüssigem Zusammenwirken mit dem Koppelelement 8 und der Welle 4 befindet. Mit anderen Worten, befindet sich das Sicherungselement 12 in seiner Sicherungsstellung S, während sich das Koppelelement 8 in seiner ersten Koppelstellung K1 befindet, so greift das Sicherungselement 12 gleichzeitig in die Ausnehmungen 23 und 26 ein, sodass sich das Sicherungselement 12 gleichzeitig in formschlüssigem Zusammenwirken mit dem Koppelelement 8 und der Welle 4 befindet.
Durch die von dem als Rückstellfeder fungierenden Federelement 16 bereitgestellte Federkraft wird, während sich das Koppelelement 8 in der ersten Koppelstellung K1 befindet, das Betätigungselement 13 aus der Freigabestellung F in die Haltestellung H bewegt. Durch die Betätigungsfläche 22, insbesondere durch deren Kontur, wird das Sicherungselement 12 in radialer Richtung der Welle 4 nach innen bewegt, insbesondere gedrückt, sodass das Sicherungselement 12 in die beispielsweise als eine weitere Ausformung in der Welle 4 ausgebildete Ausnehmung 26 eingreift. Durch das Betätigungselement 13, insbesondere durch dessen Kontur, wird dann das Sicherungselement 12 in den Ausnehmungen 23 und 26 gehalten, sodass das Koppelelement 8 nicht durch Axialkräfte axial weiterbewegt werden kann. Diese Axialkräfte sind beispielsweise Verzahnungskräfte, welche aus jeweiligen Verzahnungen des Zahnrads 2 und des korrespondierenden dritten Zahnrads resultieren. Damit ist das Zahnrad 2 formschlüssig mit dem Koppelelement 8 verbunden, welche wiederum axial blockiert ist. Somit ist der erste Gang geschaltet, und ein Herausspringen des ersten Gangs kann vermieden werden.
Um beispielsweise ausgehend von der Entkoppelstellung E den zweiten Gang einzulegen, wird das Betätigungselement 13 ausgehend von der Haltestellung H mittels der Schaltgabel in die zweite Richtung bewegt. Hierdurch wird beispielsweise das Betätigungselement 13 aus der Haltestellung H in die zweite Freigabestellung bewegt, während zunächst ein axiales Bewegen des Koppelelements 8 unterbleibt. In der Folge kann sich das zunächst in der Sicherungsstellung befindende Sicherungselement 12 in radialer Richtung der Welle 4 nach außen aus der Ausnehmung 24 heraus bewegen. Wird dann beispielsweise das Betätigungselement 13 mittels der Schaltgabel weiter in die zweite Richtung verschoben, so nimmt das Betätigungselement 13 das Koppelelement 8 in die zweite Richtung mit. Hierdurch wird das Koppelelement 8 in die zweite Richtung verschoben, wodurch das Koppelelement 8 beispielsweise aus der Entkoppelstellung E in die zweite Koppelstellung verschoben wird. In der zweiten Koppelstellung ist die Ausnehmung 27 in radialer Richtung der Welle 4 nach außen hin durch die Ausnehmung 23 überlappt. Dadurch kann das Sicherungselement 12 dann, wenn sich das Koppelelement 8 in der zweiten Koppelstellung befindet, in radialer Richtung nach innen und dabei in Eingriff mit der Ausnehmung 27 bewegen. Befindet sich somit das Sicherungselement 12 in seiner Sicherungsstellung S, während sich das Koppelelement 8 in seiner zweiten Koppelstellung befindet, so greift das Sicherungselement 12 gleichzeitig in die Ausnehmung 23 und 27 ein, sodass das Sicherungselement 12 gleichzeitig in formschlüssigem Zusammenwirken mit dem Koppelelement 8 und der Welle 4 befindet. Das Betätigungselement 13 kann dann mittels der von dem als Rückstellfeder fungierenden Federelement 17 bereitgestellten Federkraft aus der zweiten Freigabestellung in die Haltestellung H verschoben werden. Hierdurch wird das Sicherungselement 12 in seiner Sicherungsstellung S gehalten, und das Koppelelement 8 ist in axialer Richtung gesichert. Um das Koppelelement 8 aus der zweiten Koppelstellung in die Entkoppelstellung beziehungsweise in die erste Koppelstellung K1 zu bewegen, wird das Betätigungselement 13 in die erste Richtung verschoben. Um entsprechend das Koppelelement 8 aus der ersten Koppelstellung K1 in die Entkoppelstellung E beziehungsweise in die zweite Koppelstellung zu bewegen, wird das Betätigungselement 13 entsprechend in die zweite Richtung verschoben.
Um einen besonders hohen Wirkungsgrad zu realisieren, weist das Koppelelement 8 einen auch als Basis oder Basiskörper bezeichneten Grundkörper 28 und dem Zahnrad 2 zugeordnete, erste Vorsprünge in Form von ersten Klauen 29 auf. Die ersten Klauen 29 stehen von dem Grundkörper 28 in axialer Richtung der Welle 4 zu dem Zahnrad 2 hin und somit in die erste Richtung ab. In der ersten Koppelstellung K1 greifen die Klauen 29 in korrespondierende, an dem Zahnrad 2 vorgesehene und beispielsweise in dem Zahnrad 2 ausgebildete Taschen 30 ein, wodurch das Koppelelement 8 über die Klauen 29 und die Taschen 30 formschlüssig drehfest mit dem Zahnrad 2 verbunden ist. Außerdem weist das Koppelelement 8 dem Zahnrad zugeordnete, zweite Vorsprünge in Form von zweiten Klauen 31 auf. Die zweiten Klauen 31 stehen in axialer Richtung der Welle 4 zu dem Zahnrad 3 hin von dem Grundkörper 28 ab, wodurch die zweiten Klauen 31 in die zweite Richtung von dem Grundkörper 28 abstehen. In der zweiten Koppelstellung greifen die zweiten Klauen 31 in korrespondierende, an dem Zahnrad 3 vorgesehene und beispielsweise in dem Zahnrad 3 ausgebildete zweite Taschen 32 ein, wodurch das Koppelelement 8 über die zweiten Klauen 31 und die zweiten Taschen 32 formschlüssig drehfest mit dem Zahnrad 3 gekoppelt ist. In der Entkoppelstellung E sind die Klauen 29 und 31 vollständig außerhalb der Taschen 30 und 32 angeordnet, sodass in der Entkoppelstellung E das Koppelelement 8 von den Zahnrädern 2 und 3 entkoppelt ist.
In Zusammenschau mit 2 ist besonders gut erkennbar, dass die Welle 4 eine Außenverzahnung in Form einer ersten Längsverzahnung 33 aufweist. Das Koppelelement 8 weist eine mit der ersten Verzahnung korrespondierende Innenverzahnung in Form einer zweiten Längsverzahnung 34 auf, welche in die Längsverzahnung 33 eingreift. Somit ist das Koppelelement 8 über die Längsverzahnungen 33 und 34 formschlüssig drehfest mit der Welle 4 verbunden.
Das Sichern des Koppelelements 8 in der Entkoppelstellung E und in der jeweiligen Koppelstellung wird auch als Sperren des Koppelelements 8 bezeichnet, sodass das Koppelelement 8 in der Entkoppelstellung, in der ersten Koppelstellung K1 und in der zweiten Koppelstellung mittels des Sicherungselements 12 besonders effektiv und effizient gesperrt und somit gegen eine axiale Verschiebung relativ zu der Welle 4 vorteilhaft gesichert ist. In der Folge können unerwünschte Reibkontakte zwischen dem Betätigungselement 13 und der Schaltgabel vermieden werden, wodurch Reibungsverluste und somit die innere Reibung des Getriebes 1 besonders gering gehalten werden können.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2: Zahnrad
3: Zahnrad
4: Welle
5: Drehachse
6: Wälzlager
7: Wälzlager
8: Koppelelement
9: Doppelpfeil
10: Pfeil
11: Pfeil
12: Sicherungselement
13: Betätigungselement
14: Pfeil
15: Nut
16: Federelement
17: Federelement
18: Aufnahme
19: Wandungsbereich
20: Wandungsbereich
21: Betätigungsfläche
22: Betätigungsfläche
23: Ausnehmung
24: Ausnehmung
25: Sicherungseinrichtung
26: Ausnehmung
27: Ausnehmung
28: Grundkörper
29: Klaue
30: Tasche
31: Klaue
32: Tasche
E: Entkoppelstellung
H: Haltestellung
K1: Koppelstellung
S: Sicherungsstellung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2014/0116180 A1 [0002]
DE 102015214534 A1 [0003]
WO 02/066870 A1 [0004]

Claims

Getriebe (1) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Welle (4), mit wenigstens einem auf der Welle (4) angeordneten, drehfest mit der Welle (4) verbundenen und in axialer Richtung der Welle (4) relativ zu der Welle (4) verschiebbaren Koppelelement (8), und mit wenigstens einem Sicherungselement (12), mittels welchem das Koppelelement (8) formschlüssig gegen eine in axialer Richtung der Welle (4) relativ zu der Welle (4) erfolgende Verschiebung zu sichern ist, gekennzeichnet durch wenigstens ein und mit dem Koppelelement (8) mitverschiebbares Betätigungselement (13), welches in axialer Richtung der Welle (4) relativ zu der Welle (4) und relativ zu dem Koppelelement (8) zwischen wenigstens einer Haltestellung (H), in welcher das Sicherungselement (12) mittels des Betätigungselements (13) in jeweiligem, formschlüssigem Zusammenwirken mit der Welle (4) und dem Koppelelement (8) zu halten ist, und wenigstens einer Freigabestellung (F) verschiebbar ist, in welcher das Betätigungselement (13) das Sicherungselement (12) für eine relativ zu der Welle (4) und relativ zu dem Koppelelement (8) erfolgende und eine Aufhebung des formschlüssigen Zusammenwirkens des Sicherungselements (12) mit der Welle (4) und/oder dem Koppelelement (8) bewirkende Bewegung (14) freigibt.
Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Bewegen des Betätigungselement (13) aus der Haltestellung (H) in die Freigabestellung (F) das Koppelelement (8) in axialer Richtung der Welle (4) relativ zu der Welle (4) verschiebbar ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch wenigstens ein Federelement (16), welches durch Bewegen des Betätigungselements (13) aus der Haltestellung (H) in die Freigabestellung (F) elastisch verformbar ist und dadurch in der Freigabestellung (F) eine Federkraft bereitstellt, mittels welcher das Betätigungselement (13) aus der Freigabestellung (F) in die Haltestellung (H) verschiebbar ist.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sicherungseinrichtung (25), welche das Sicherungselement (12), eine an dem Koppelelement (8) vorgesehene erste Ausnehmung (23), eine an der Welle (4) vorgesehene zweite Ausnehmung (24) und eine an der Welle (4) vorgesehene und in axialer Richtung der Welle (4) auf die zweite Ausnehmung (24) folgende dritte Ausnehmung (26) aufweist.
Getriebe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (8) in axialer Richtung der Welle relativ zu der Welle (4) zwischen wenigstens einer ersten Stellung (E) und wenigstens einer zweiten Stellung (K1) verschiebbar ist, wobei sich in der ersten Stellung (E) die erste Ausnehmung (23) und die zweite Ausnehmung (24) gegenseitig überlappen, sodass zum Sichern des Koppelelements (8) in der ersten Stellung (E) das Sicherungselement (12) in Eingriff mit der ersten und zweiten Ausnehmung (23, 24) bringbar ist, und wobei sich in der zweiten Stellung (K1) die erste Ausnehmung (23) und die dritte Ausnehmung (26) gegenseitig überlappen, sodass zum Sichern des Koppelelements (8) in der zweiten Stellung (K1) das Sicherungselement (12) in Eingriff mit der ersten und dritten Ausnehmung (23, 26) bringbar ist,
Getriebe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass: - während sich das Koppelelement (8) in der ersten Stellung (E) und sich das Betätigungselement (13) in der Haltestellung (H) befindet, das Sicherungselement (12) mittels des Betätigungselements (13) in einer Sicherungsstellung (S) gehalten ist, in welcher sich das Sicherungselement (12) in Eingriff mit der ersten und zweiten Ausnehmung (23, 24) und dadurch in formschlüssigem Zusammenwirken mit dem Koppelelement (8) und der Welle (4) befindet, wodurch das Koppelelement (8) in der ersten Stellung (E) gesichert ist, - während sich das Koppelelement (8) in der ersten Stellung (E) und sich das Betätigungselement (13) in der Freigabestellung (F) befindet, das Sicherungselement (12) in radialer Richtung der Welle (4) nach außen relativ zu der Welle (4) und relativ zu dem Koppelelement (8) aus der Sicherungsstellung (S) in eine Lösestellung bewegbar ist, in welcher das formschlüssige Zusammenwirken des Sicherungselements (12) zumindest mit der Welle (4) aufgehoben ist, sodass das Koppelelement (8) relativ zu der Welle (4) in axialer Richtung der Welle (4) aus der ersten Stellung (E) verschiebbar ist, - während sich das Koppelelement (8) in der zweiten Stellung (K1) und sich das Betätigungselement (13) in der Haltestellung (H) befindet, das Sicherungselement (12) mittels des Betätigungselements (13) in der Sicherungsstellung (S) gehalten ist, in welcher sich das Sicherungselement (12) in Eingriff mit der ersten und dritten Ausnehmung (23, 26) und dadurch in formschlüssigem Zusammenwirken mit dem Koppelelement (8) und der Welle (4) befindet, wodurch das Koppelelement (8) in der zweiten Stellung (K1) gesichert ist, und - während sich das Koppelelement (8) in der zweiten Stellung (K1) und sich das Betätigungselement (13) in der Freigabestellung (F) befindet, das Sicherungselement (12) in radialer Richtung der Welle (4) nach außen relativ zu der Welle (4) und relativ zu dem Koppelelement (8) aus der Sicherungsstellung (S) in die Lösestellung bewegbar ist, in welcher das formschlüssige Zusammenwirken des Sicherungselements (12) zumindest mit der Welle (4) aufgehoben ist, sodass das Koppelelement (8) relativ zu der Welle (4) in axialer Richtung der Welle (4) aus der zweiten Stellung (K1) verschiebbar ist.
Getriebe (4) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausnehmung (23) als eine Durchgangsöffnung des Koppelelements (8) ausgebildet ist.
Getriebe (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Haltestellung (H) das Betätigungselement (13) über dem Sicherungselement (12) angeordnet ist, wodurch das Sicherungselement (12) in radialer Richtung der Welle (4) nach außen durch das Betätigungselement (13) überdeckt ist.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (8) als eine Schaltmuffe ausgebildet ist, wobei das Getriebe (1) wenigstens ein als Losrad ausgebildetes und dadurch drehbar auf der Welle (4) angeordnetes Zahnrad (2) aufweist, und wobei die Schaltmuffe in axialer Richtung der (4) Welle relativ zu der Welle zwischen wenigstens einer Koppelstellung (K1), in welcher die Schaltmuffe drehfest mit dem Losrad verbunden ist, und wenigstens einer Entkoppelstellung (E) verschiebbar ist, in welcher die Schaltmuffe von dem Losrad entkoppelt und dadurch relativ zu dem Losrad drehbar ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmuffe wenigstens eine in axialer Richtung der Welle (4) von einem Grundkörper (28) der Schaltmuffe abstehenden Vorsprung (29) aufweist, welcher in der Koppelstellung (K1) in eine korrespondierende, an dem Losrad vorgesehene Tasche (30) eingreift, wodurch die Schaltmuffe in der Koppelstellung (K1) formschlüssig drehfest mit dem Losrad verbunden ist.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (13) zumindest teilweise in einer Aufnahme (18) des Koppelelements (8) angeordnet ist.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schaltgabel, mittels welcher das Betätigungselement (13) und über das Betätigungselement (13) das Koppelelement 88) in axialer Richtung der Welle (4) relativ zu der Welle (4) verschiebbar sind.
Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.