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Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes, mit einer Schalt- und Wählwelle, welche zur Durchführung von Wählvorgängen um ihre Längsachse drehbar und zur Ausführung von Schaltvorgängen axial verschiebbar angeordnet ist, mit einem quer zur Schalt- und Wählwelle angeordneten hydraulischen oder pneumatischen Wählaktuator, dessen Kolbenstange mit einem zumindest drehfest auf der Schalt- und Wählwelle angeordneten Schwenkhebel in Stellverbindung ist, sowie mit einem hydraulischen oder pneumatischen Schaltaktuator, dessen Kolbenstange axialfest mit der Schalt- und Wählwelle in Stellverbindung ist.
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Viele in Vorgelegebauweise ausgeführte Schaltgetriebe, die manuell oder automatisiert schaltbar sind, weisen eine Schalt- und Wählwelle auf, welche zur Durchführung von Wählvorgängen um ihre Längsachse drehbar sowie zur Durchführung von Schaltvorgängen axial verschiebbar gelagert angeordnet ist. Bei einem Wählvorgang wird eine von mehreren Schaltgabeln oder Schaltschwingen des Getriebes formschlüssig mit der Schalt- und Wählwelle gekoppelt und die übrigen Schaltgabeln oder Schaltschwingen von der Schalt- und Wählwelle entkoppelt. Bei einem Schaltvorgang wird mittels der angekoppelten Schaltgabel oder Schaltschwinge, welche mit einer auf einer Getriebewelle drehfest und axial verschiebbar gelagerten Schaltmuffe in Eingriff ist, diese Schaltmuffe axial verschoben und damit eine der üblicherweise zwei zugeordneten Übersetzungsstufen eingelegt oder ausgelegt.
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Aus der
DE 10 2013 202 272 A1 ist eine Schaltvorrichtung eines Schaltgetriebes mit einer derartigen Schalt- und Wählwelle bekannt, welche über eine Kulissenführung mit einer Wählgasse und mehreren Schaltgassen um ihre Längsachse drehbar sowie axial verschiebbar ist. Auf der Schalt- und Wählwelle sind mehrere Schaltgabeln axial verschiebbar gelagert, von denen jeweils eine der Schaltgabeln durch eine Drehung der Schalt- und Wählwelle formschlüssig an letztere ankoppelbar ist. Die Ankopplung der Schaltgabeln erfolgt jeweils durch den Eingriff eines von mehreren umfangsseitig versetzt an der Schalt- und Wählwelle angeordneten, radial hervorstehenden Schaltbolzen in eine nutförmige Ausnehmung eines an der jeweiligen Schaltgabel befestigten oder einstückig angeformten Schaltgabelbleches. Bei einer einzigen Schaltgabel, der die höchste Vorwärtsgangstufe und die Rückwärtsgangstufe zugeordnet sind, sind zwei umfangsseitig versetzt an der Schalt- und Wählwelle angeordnete Schaltbolzen vorgesehen, die bei unterschiedlichen Drehwinkellagen der Schalt- und Wählwelle in verschiedene Ausnehmungen mindestens eines Schaltgabelbleches der Schaltgabel eingreifen. Hierdurch sind die betreffenden Gangstufen bezüglich der äußeren Betätigung der Schalt- und Wählwelle unterschiedlichen Schaltgassen zugeordnet, wodurch eine Fehlschaltung in eine der beiden Gangstufen verhindert wird.
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In der
DE 10 2013 212 633 A1 ist eine weitere Schaltvorrichtung eines Schaltgetriebes mit einer derartigen Schalt- und Wählwelle offenbart, welche zur Ausführung von Wählvorgängen um ihre Längsachse drehbar und zur Ausführung von Schaltvorgängen axial verschiebbar ist. Diese Schalt- und Wählwelle ist mit mehreren umfangsseitig versetzt angeordneten, radial hervorstehenden Schaltstiften versehen. Auf der Schalt- und Wählwelle ist zudem eine Sperrhülse mit jeweils einem axialen Langloch und einem Sperrbolzen pro Schaltstift axialfest und drehbar angeordnet, wobei jeweils ein Schaltstift der Schalt- und Wählwelle ein Langloch der Sperrhülse radial durchdringt. An jedem der Schaltstifte ist eine Schaltgabel axial verschiebbar auf der Sperrhülse geführt. In oder an jeder der Schaltgabeln ist ein Ringset bestehend aus zwei Schaltringen mit inneren radialen Ausnehmungen, zwei Zwischenringen und einem Verriegelungsring mit einer inneren radialen Ausnehmung befestigt. In bestimmten Drehwinkelpositionen der Schalt- und Wählwelle ist jeweils eine der Schaltgabeln durch den Eingriff des zugeordneten Sperrbolzens in die Ausnehmung ihres Verriegelungsrings und dem Anlegen des zugeordneten Schaltstiftes an einen ihrer beiden Schaltringe axial verschiebbar, wogegen die anderen Schaltgabeln durch das Anlegen der zugeordneten Sperrbolzen an ihre Verriegelungsringe und durch den Eingriff der zugeordneten Schaltstifte in jeweils eine der Ausnehmungen ihrer Schaltringe axial fixiert sind.
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In der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2020 103 143.2 der Anmelderin ist ein Schaltmodul eines automatisierten Gruppengetriebes bestehend aus einem mehrstufigen Hauptgetriebe, einer dem Hauptgetriebe vorgeschalteten zweistufigen Splitgruppe und einer dem Hauptgetriebe nachgeschalteten zweistufigen Bereichsgruppe beschrieben. An der dem Gehäuse des Gruppengetriebes zugewandten Innenseite des Schaltmoduls sind drei Schaltaktuatoren und ein Wählaktuator angeordnet, welche als pneumatisch betätigbare Kolben-Zylinder-Anordnungen ausgebildet sind. Der dem Hauptgetriebe zugeordnete Schaltaktuator ist koaxial und axial benachbart zu einer Schalt- und Wählwelle des Hauptgetriebes angeordnet, welche zur Ausführung von Wählvorgängen um ihre Längsachse drehbar und zur Ausführung von Schaltvorgängen axial verschiebbar ist. Die Kolbenstange des Schaltaktuators ist über eine Steckverbindung formschlüssig axialfest und drehfest mit der Schalt- und Wählwelle verbunden. Der dem Hauptgetriebe zugeordnete Wählaktuator ist quer zu dem Schaltaktuator angeordnet und weist an seiner Kolbenstange einen quer zu ihrer Längsachse ausgerichteten U-förmigen Aufnahmekörper auf, in den ein axialfest und drehfest auf der Kolbenstange des Schaltaktuators befestigter Schwenkhebel eingreift. Somit wird bei einer Betätigung des Wählaktuators durch eine Axialverschiebung seiner Kolbenstange die Schalt- und Wählwelle des Hauptgetriebes gedreht, welches einem Wählvorgang in dem Hauptgetriebe entspricht. Bei einer Betätigung des Schaltaktuators wird durch eine Axialverschiebung seiner Kolbenstange auch die Schalt- und Wählwelle des Hauptgetriebes axial verschoben, welches einem Schaltvorgang in dem Hauptgetriebe entspricht. Aufgrund der axial hintereinander gestaffelten Anordnung der Wähl- und Schaltwelle des Hauptgetriebes und des zugeordneten Schaltaktuators nimmt die Schaltvorrichtung bestehend aus der Schalt- und Wählwelle des Hauptgetriebes und dem Schaltmodul zumindest in axialer Richtung einen ungünstig großen Bauraum ein. Zudem weist der an der Kolbenstange des Wählaktuators angeordnete U-förmige Aufnahmekörper eine relativ hohe Masse auf, durch welche die realisierbare Wähldynamik begrenzt ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes der eingangs genannten Bauart vorzustellen, welche einen einfachen sowie kompakten Aufbau aufweist und durch eine geringe Masse der bewegbaren Teile eine hohe Wähl- und Schaltdynamik ermöglicht.
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Diese Aufgabe ist durch eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Demnach betrifft die Erfindung eine Schaltvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes, mit einer Schalt- und Wählwelle, welche zur Durchführung von Wählvorgängen um ihre Längsachse drehbar und zur Ausführung von Schaltvorgängen axial verschiebbar angeordnet ist, mit einem quer zur Schalt- und Wählwelle angeordneten hydraulischen oder pneumatischen Wählaktuator, dessen Kolbenstange mit einem zumindest drehfest auf der Schalt- und Wählwelle angeordneten Schwenkhebel in Stellverbindung ist, sowie mit einem hydraulischen oder pneumatischen Schaltaktuator, dessen Kolbenstange axialfest mit der Schalt- und Wählwelle in Stellverbindung ist.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei dieser Schaltvorrichtung vorgesehen, dass der Schwenkhebel an seinem Außenumfang einen radial abstehenden Quersteg aufweist, und dass der Quersteg des Schwenkhebels in eine Quernut eingreift, welche an der Kolbenstange des Wählaktuators ausgebildet ist.
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Die Anordnung des Wählaktuators quer zur Schalt- und Wählwelle ermöglicht es, dass letztere mittels einer Axialbewegung der Kolbenstange des Wählaktuators um deren Längsachse drehbar ist. Hierdurch lässt sich eine von mehreren Wählpositionen einstellen. Es wird insbesondere eine Anordnung des Wählaktuators senkrecht zur Schalt- und Wählwelle bevorzugt. Durch die Ausbildung oder Befestigung eines am Außenumfang des Schwenkhebels der Schalt- und Wählwelle radial abstehenden Quersteg und die Ausbildung einer Quernut in der Kolbenstange des Wählaktuators ist zudem eine baulich sehr einfache und kostengünstig herstellbare Koppelverbindung zwischen der Kolbenstange des Wählaktuators und der Schalt- und Wählwelle geschaffen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, dass die Quernut in der Kolbenstange des Wählaktuators als eine Ausnehmung ausgebildet ist. Diese Ausnehmung lässt sich kostengünstig durch einen Fräsvorgang herstellen. Dadurch, dass an der Kolbenstange des Wählaktuator kein gesondertes Koppelelement befestigt sondern dieses durch die genannte Ausnehmung erzeugt ist, weisen die für die Aktuierung eines Wählvorgangs zu bewegenden Bauteile vorteilhaft eine vergleichsweise geringe Masse auf. Hierdurch wird eine hohe Wähldynamik begünstigt.
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Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der Schwenkhebel an der Schalt- und Wählwelle auch axialfest mit dieser verbunden ist. Hierdurch wird erreicht, dass der an der Schalt- und Wählwelle befestigte Schwenkhebel samt seinem Quersteg bei einer Axialbewegung der Schalt- und Wählwelle axial mit bewegt wird. Hierbei ist dann vorgesehen, dass der Quersteg des Schwenkhebels eine derartige Länge aufweist, dass dieser im gesamten axialen Stellbereich der Schalt- und Wählwelle in der Quernut der Kolbenstange des Wählaktuators geführt ist. Dadurch wird mit einfachen Mitteln erreicht, dass sich der Quersteg nicht aus der Quernut herausziehen kann.
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Zur Vereinfachung der Montagearbeiten können die Schalt- und Wählwelle, der Wählaktuator und der Schaltaktuator in einem vormontierbaren Schaltmodul baulich zusammengefasst sein. Das Schaltmodul wird auf eine üblicherweise im oberen Bereich des Getriebegehäuses befindliche Öffnung aufgesetzt und mit dem Getriebegehäuse verschraubt. Einem derartigen Schaltmodul sind auch die Schaltgabeln zugeordnet, sofern diese axial verschiebbar auf der Schalt- und Wählwelle angeordnet sind. Schaltschwingen sind dagegen dem Schaltgetriebe zugeordnet, in dessen Getriebegehäuse die Schaltschwingen üblicherweise schwenkbar gelagert angeordnet sind.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von zwei in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung in einer perspektivischen Seitenansicht,
- 2 eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung in einer perspektivischen Draufsicht,
- 3 eine erste Ausführungsform eines Schubhebels der Schaltvorrichtung gemäß der 1 in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Teilansicht, und
- 4 eine zweite Ausführungsform eines Schubhebels der Schaltvorrichtung gemäß der 1 in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Teilansicht.
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Die in den 1 und 2 abgebildete Schaltvorrichtung 2 dient zur Schalt- und Wählbetätigung eines nicht näher dargestellten mehrstufigen automatisierten Schaltgetriebes. Die Schaltvorrichtung 2 weist eine Schalt- und Wählwelle 4, einen Wählaktuator 6 und einen Schaltaktuator 8 auf.
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Die Schalt- und Wählwelle 4 ist zur Ausführung von Wählvorgängen entsprechend dem Drehrichtungspfeil 10 um ihre Längsachse drehbar und zur Ausführung von Schaltvorgängen entsprechend dem Richtungssymbol 12 in beide Axialrichtungen axial verschiebbar. Auf der Schalt- und Wählwelle 4 sind zwei Schaltgabeln 14, 16 axial verschiebbar gelagert angeordnet, welche jeweils in eine zugeordnete Schaltmuffe eingreifen, die auf einer Getriebewelle des Schaltgetriebes in bekannter Weise angeordnet sind. Die Schaltmuffen und die Getriebewellen des Schaltgetriebes sind nicht dargestellt.
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Durch eine Drehung der Schalt- und Wählwelle 4 entsprechend dem Drehrichtungspfeil 10 in eine bestimmte Drehwinkellage wird eine der beiden Schaltgabeln 14, 16 über ein nicht erkennbares Koppelelement formschlüssig mit der Schalt- und Wählwelle 4 gekoppelt, welches einem Wählvorgang entspricht. Durch eine Axialverschiebung der Schalt- und Wählwelle 4 entsprechend dem Richtungssymbol 12 in eine bestimmte Axialposition wird die Schaltmuffe, mit der die angekoppelte Schaltgabel 14, 16 in Eingriff ist, axial verschoben, und damit eine der zumeist zwei zugeordneten Übersetzungsstufen eingelegt oder ausgelegt, welches einem Schaltvorgang entspricht. Der Wählaktuator 6 ist als hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet und hier senkrecht zur axialen Ausrichtung der Schalt- und Wählwelle 4 angeordnet.
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Die Kolbenstange 28 des Wählaktuators 6 steht mit einem Schwenkhebel 18 in Stellverbindung, welcher drehfest und axialfest auf der Schalt- und Wählwelle 4 angeordnet ist. Hierzu ist der Schwenkhebel 18 an seinem Außenumfang mit einem radial hervorstehenden Quersteg 20 versehen, welcher in eine Quernut 30 der Kolbenstange 28 des Wählaktuators 6 eingreift. Die Quernut 30 ist vorliegend als eine Ausnehmung in der Kolbenstange 28 des Wählaktuators 6 ausgebildet und durch ausfräsen hergestellt. Der Quersteg 20 des Schwenkhebels 18 weist eine derartige Länge L auf, dass er im gesamten axialen Stellbereich der Schalt- und Wählwelle 4 in der Quernut 30 der Kolbenstange 28 des Wählaktuators 6 geführt ist.
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Bei einer Betätigung des Wählaktuators 6 wird durch eine Axialverschiebung seiner Kolbenstange 28 entsprechend dem Richtungspfeil 32 über die Stellverbindung zwischen der Quernut 30 und dem Quersteg 20 des Schwenkhebels 18 die Schalt- und Wählwelle 4 entsprechend dem Drehrichtungspfeil 10 um ihre Längsachse gedreht, welches einem Wählvorgang entspricht. Auf der Kolbenstange 28 des Wählaktuators 6 sind auch drei Rastvertiefungen 34 einer nicht weiter dargestellten Rastiervorrichtung zu erkennen.
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Der Schaltaktuator 8 ist als hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet und achsparallel unmittelbar benachbart zu der Schalt- und Wählwelle 4 angeordnet. Die Kolbenstange 36 des Schaltaktuators 8 steht über einen weitgehend radial ausgerichteten Schubhebel 38, welcher axialfest und drehfest an der Kolbenstange 36 befestigt ist, axialfest mit der Schalt- und Wählwelle 4 in Stellverbindung.
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Gemäß einer in 1 und der teilweise geschnittenen Teilansicht von 3 abgebildeten ersten Ausführungsform des Schubhebels 38 weist dieser an seinem freien Ende ein kreisscheibenförmiges Führungselement 40 auf, welches axialfest, radial verschiebbar und schwenkbar in einem Hebelarm 22 des Schwenkhebels 18 geführt ist. Hierzu ist der Hebelarm 22 des Schwenkhebels 18 weitgehend radial in Richtung zu der Kolbenstange 36 des Schaltaktuators 8 ausgerichtet. Zudem weist der Hebelarm 22 einen kastenförmigen oder sackförmigen Hohlraum 23 mit einer Öffnung 24 auf, in welche der Schubhebel 38 mit dem Führungselement 40 schwenkbar eingreift.
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Bei einer Betätigung des Schaltaktuators 8 wird durch eine Axialverschiebung seiner Kolbenstange 36 entsprechend dem Richtungssymbol 42 über die Stellverbindung zwischen dem Schubhebel 38 und dem Schwenkhebel 18 auch die Schalt- und Wählwelle 4 entsprechend den Richtungssymbol 12 axial verschoben, welches einem Schaltvorgang entspricht. Bei einer durch einen Wählvorgang bedingten Drehung der Schalt- und Wählwelle 4 entsprechend dem Drehrichtungspfeil 10 wird die Kolbenstange 36 des Schaltaktuators 8 über die Stellverbindung zwischen dem Schwenkhebel 18 und dem Schubhebel 38 gegenüber dieser entsprechend dem Drehrichtungspfeil 44 in entgegengesetzter Richtung gedreht.
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Gemäß einer nur in der teilweise geschnittenen Teilansicht von 4 abgebildeten zweiten Ausführungsform des Schubhebels 46 weist dieser an seinem freien Ende ein gabelförmiges Koppelelement 48 auf, welches axialfest und schwenkbar in eine äußere Ringnut 26 der Schalt- und Wählwelle 4 eingreift. Auch bei dieser Ausführung des Schubhebels 44 wird bei einer Betätigung des Schaltaktuators 8 durch eine Axialverschiebung seiner Kolbenstange 36 entsprechend den Richtungssymbolen 42 über die Stellverbindung zwischen dem Schubhebel 46 und der Ringnut 26 auch die Schalt- und Wählwelle 4 entsprechend den Richtungssymbolen 12 axial verschoben, welches einem Schaltvorgang entspricht. Bei einer durch einen Wählvorgang bedingten Drehung der Schalt- und Wählwelle 4 entsprechend dem Drehrichtungspfeil 10 wird die Kolbenstange 36 des Schaltaktuators 8 bei dieser Ausführungsform des Schubhebels 46 jedoch nicht gedreht.
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Zur Vereinfachung der Montagearbeiten sind die Schalt- und Wählwelle 4, der Wählaktuator 6 und der Schaltaktuator 8 in einem vormontierbaren Schaltmodul 50 baulich zusammengefasst.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Schaltvorrichtung
- 4
- Schalt- und Wählwelle
- 6
- Wählaktuator
- 8
- Schaltaktuator
- 10
- Drehrichtungspfeil zur Drehbeweglichkeit der Schalt- und Wählwelle
- 12
- Richtungssymbol zur Axialbeweglichkeit der Schalt- und Wählwelle
- 14
- Erste Schaltgabel
- 16
- Zweite Schaltgabel
- 18
- Schwenkhebel
- 20
- Quersteg
- 22
- Hebelarm des Schwenkhebels
- 23
- Hohlraum im Hebelarm des Schwenkhebels
- 24
- Stirnseitige Öffnung des Hohlraums
- 26
- Ringnut in der Schalt- und Wählwelle (2. Ausführungsform)
- 28
- Kolbenstange des Wählaktuators
- 30
- Quernut in der Kolbenstange des Wählaktuators
- 32
- Richtungspfeil zur Axialbeweglichkeit der Kolbenstange 28
- 34
- Rastvertiefungen in der Kolbenstange des Wählaktuators
- 36
- Kolbenstange des Schaltaktuators
- 38
- Schubhebel an der Kolbenstange des Schaltaktuators (1. Ausführungsform)
- 40
- Führungselement am Schubhebel 38
- 42
- Richtungssymbol zur Axialbeweglichkeit der Kolbenstange 36
- 44
- Drehrichtungspfeil zur Drehbeweglichkeit der Kolbenstange 36
- 46
- Schubhebel an der Kolbenstange des Schaltaktuators (2. Ausführungsform)
- 48
- Koppelelement am Schubhebel 46
- 50
- Schaltmodul
- L
- Länge des Querstegs 20
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013202272 A1 [0003]
- DE 102013212633 A1 [0004]
- DE 102020103143 [0005]
