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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen eines Schaltelements eines Getriebes für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau sind hinlänglich Kraftfahrzeuge mit Antriebssträngen bekannt, wobei das jeweilige Kraftfahrzeug mittels des jeweiligen Antriebsstrangs antreibbar ist. Der jeweilige Antriebsstrang weist beispielsweise ein Getriebe auf, welches wenigstens ein oder mehrere Schaltelemente aufweist. Das Schaltelement wird beispielsweise verwendet, um ein grundsätzlich um eine Drehachse relativ zu einem Gehäuse drehbares Getriebeelement drehfest an dem Gehäuse festzulegen. Um das Getriebeelement mittels des Schaltelements wahlweise drehfest an dem Gehäuse festzulegen oder von dem Gehäuse zu entkoppeln, sodass das Getriebeelement relativ zu dem Gehäuse drehbar ist, kommt üblicherweise eine Betätigungsvorrichtung zum Einsatz, mittels welcher das Schaltelement geschaltet werden kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen eines Schaltelements eines Getriebes für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen Betätigungsvorrichtung zu schaffen, sodass ein besonders bauraumgünstiger Aufbau der Betätigungsvorrichtung realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen eines Schaltelements eines Getriebes für einen auch als Kraftfahrzeugantriebsstrang bezeichneten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet, dass das einfach auch als Fahrzeug bezeichnete und beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den Antriebsstrang und somit das Getriebe und die Betätigungsvorrichtung und das Schaltelement aufweist. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug mittels des Antriebsstrangs antreibbar. Beispielsweise ist das Schaltelement in einem Getriebebereich des Getriebes und somit des Antriebsstrangs angeordnet. Beispielsweise weist das Getriebe ein erstes Getriebeelement und ein zweites Getriebeelement auf. Beispielsweise kann mittels des Schaltelements das erste Getriebeelement wahlweise mit dem zweiten Getriebeelement drehfest verbunden oder von dem zweiten Getriebeelement entkoppelt werden. Insbesondere ist beispielsweise das Schaltelement zwischen einem Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar. In dem Koppelzustand ist beispielsweise das erste Getriebeelement drehfest mit dem zweiten Getriebeelement verbunden, insbesondere mittels des Schaltelements, wodurch um eine Drehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen den Getriebeelementen unterbunden sind. In dem Entkoppelzustand ist das erste Getriebeelement um die Drehachse relativ zu dem zweiten Getriebeelement drehbar. Mit anderen Worten gibt beispielsweise das Schaltelement in dem Entkoppelzustand die Getriebeelemente für eine um die Drehachse erfolgende Relativdrehung zwischen den Getriebeelementen frei. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Getriebeelement um ein Zahnrad.
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Die Betätigungsvorrichtung weist einen in einem Gehäuse der Betätigungsvorrichtung, insbesondere des Getriebes, angeordneten Druckraum auf. Da das Gehäuse der Betätigungsvorrichtung vorzugsweise ein Gehäuse des Getriebes ist, ist das Gehäuse beispielsweise ein Getriebegehäuse. Es ist denkbar, dass das zweite Getriebeelement um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar ist, sodass in dem Koppelzustand das erste Getriebeelement und das zweite Getriebeelement gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar sind. In dem Entkoppelzustand sind beispielsweise das erste Getriebeelement und das zweite Getriebeelement um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Ferner ist es denkbar, dass es sich bei dem zweiten Getriebeelement um das Gehäuse handelt, sodass beispielsweise in dem Koppelzustand, insbesondere mittels des Schaltelements, das erste Getriebeelement drehfest an dem Gehäuse festgelegt ist.
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In den Druckraum ist ein Betätigungsfluid einleitbar. Das Betätigungsfluid kann Bestandteil der Betätigungsvorrichtung sein. Ganz vorzugsweise ist das Betätigungsfluid eine Flüssigkeit, mithin eine Hydraulikflüssigkeit. Beispielsweise weist das Gehäuse eine von dem Betätigungsfluid durchströmbare Öffnung auf, über welche das Betätigungsfluid in den Druckraum einleitbar ist.
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Die Betätigungsvorrichtung umfasst außerdem einen entlang einer Bewegungsrichtung relativ zu dem Gehäuse verschiebbaren Betätigungskolben, welcher auch einfach als Kolben bezeichnet wird. Die Bewegungsrichtung verläuft beispielsweise in axialer Richtung der Betätigungsvorrichtung, insbesondere des Getriebes. Insbesondere ist es denkbar, dass die Bewegungsrichtung parallel zur Drehachse verläuft oder mit der Drehachse zusammenfällt. Somit ist beispielsweise der Kolben in eine axiale Richtung relativ zu dem Gehäuse verfahrbar. Durch den Betätigungskolben ist der Druckraum in eine senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufende Begrenzungsrichtung, insbesondere direkt, begrenzt. Insbesondere weist beispielsweise der Kolben eine außenumfangsseitige Mantelfläche auf, durch welche der Druckraum in die Begrenzungsrichtung, insbesondere direkt, begrenzt ist. Die Begrenzungsrichtung verläuft beispielsweise in radialer Richtung der Betätigungsvorrichtung, insbesondere des Getriebes, und somit senkrecht zur genannten, axialen Richtung. Insbesondere ist es denkbar, dass die außenumfangsseitige Mantelfläche des Kolbens zumindest in einem entlang der Bewegungsrichtung verlaufenden Längenbereich zylindrisch ausgebildet ist, mithin die Form eines geraden Kreiszylinders aufweist, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass die außenumfangsseitige Mantelfläche zumindest im Längenbereich in um die Längsrichtung verlaufender Umfangsrichtung des Kolbens vollständig umlaufend zylindrisch ausgebildet ist.
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Entlang der Bewegungsrichtung betrachtet, ist diesseits und jenseits des Druckraums eine jeweilige Dichtung angeordnet, wobei die jeweilige Dichtung auch als Dichtungselement bezeichnet wird. Dies bedeutet, dass zwei Dichtungen vorgesehen sind, nämlich eine erste Dichtung und eine zweite Dichtung. Die erste Dichtung ist auf einer ersten Seite des Druckraums angeordnet, und die zweite Dichtung ist auf einer zweiten Seite des Druckraums angeordnet, wobei die Seiten entlang der Bewegungsrichtung einander gegenüberliegen. Mit anderen Worten folgt die erste Dichtung in eine parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende oder mit der Bewegungsrichtung zusammenfallende, erste Richtung auf den Druckraum, sodass sich die erste Dichtung in die erste Richtung an den Druckraum anschließt, und die zweite Dichtung folgt in eine parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende oder mit der Bewegungsrichtung zusammenfallende, der ersten Richtung entgegengesetzte, zweite Richtung auf den Druckraum, sodass sich die zweite Dichtung in die zweite Richtung an den Druckraum anschließt. Somit ist insbesondere der Druckraum entlang der Bewegungsrichtung betrachtet zwischen den Dichtungen angeordnet, wobei die Dichtungen insbesondere entlang der Bewegungsrichtung voneinander beabstandet sind. Die jeweilige Dichtung ist vorzugsweise separat von dem Gehäuse und separat von dem Kolben (Betätigungskolben) ausgebildet. Mittels der jeweiligen Dichtung ist der Betätigungskolben jeweils gegen das Gehäuse abgedichtet, insbesondere dadurch, dass die jeweilige Dichtung in radialer Richtung, mithin einer senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden Dichtungsrichtung einerseits, insbesondere direkt, an dem Gehäuse und andererseits, insbesondere direkt, an dem Kolben, insbesondere an der außenumfangsseitigen Mantelfläche des Kolbens, anliegt. Ganz vorzugsweise ist die jeweilige Dichtung aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, insbesondere Gummi, gebildet. Dadurch, dass der Betätigungskolben mittels der jeweiligen Dichtung jeweils gegen das Gehäuse abgedichtet ist, ist der Druckraum abgedichtet, insbesondere derart, dass eine übermäßige Strömung des Betätigungsfluids aus dem Druckraum zwischen dem Kolben, insbesondere der außenumfangsseitigen Mantelfläche des Kolbens, und dem Gehäuse vermieden wird oder ist.
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Dadurch, dass der Kolben entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Gehäuse verschiebbar, mithin translatorisch bewegbar ist, kann der Kolben entlang der Bewegungsrichtung in unterschiedliche Stellungen relativ zu dem Gehäuse bewegt werden, wobei beispielsweise der Kolben in wenigstens zwei der Stellungen relativ zu dem Gehäuse fixierbar ist.
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Um nun eine besonders kompakte Bauweise der Betätigungsvorrichtung insbesondere in axialer Richtung, mithin entlang der Bewegungsrichtung betrachtet realisieren zu können, weist der Betätigungskolben, insbesondere genau, eine entlang der Bewegungsrichtung zwischen den Dichtungen angeordnete Stufe mit, insbesondere genau, einer entlang der Bewegungsrichtung zwischen den Dichtungen angeordneten Betätigungsfläche auf, wobei sich die Betätigungsfläche vorzugsweise schräg oder senkrecht zur Bewegungsrichtung erstreckt. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass sich die Betätigungsfläche beispielsweise in einer Ebene erstreckt, welche schräg oder senkrecht zur Bewegungsrichtung verläuft. Ferner ist es denkbar, dass wenigstens eine die Betätigungsfläche tangierende Tangentialebene schräg oder senkrecht zur Bewegungsrichtung verläuft. Durch Einleiten des Betätigungsfluids in den Druckraum ist die Betätigungsfläche, insbesondere direkt, mit dem Betätigungsfluid beaufschlagbar, wodurch zum Betätigen des Schaltelements der Betätigungskolben entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Gehäuse verschiebbar ist. Dadurch, dass die Betätigungsfläche schräg oder senkrecht zur Bewegungsrichtung verläuft, wirkt beispielsweise dann, wenn das Betätigungsfluid in den Druckraum eingeleitet wird, ein Druck des in den Druckraum angeordneten Betätigungsfluids auf die Betätigungsfläche, insbesondere derart, dass aus dem auf die Betätigungsfläche wirkenden Druck des Betätigungsfluids eine Kraft resultiert, die auf die Betätigungsfläche und somit auf den Betätigungskolben wirkt und insbesondere parallel zur Bewegungsrichtung verläuft. Dadurch kann der Betätigungskolben verschoben, mithin aus zumindest einer der Stellungen in zumindest eine andere der Stellungen verschoben werden, um dadurch das Schaltelement zu betätigen.
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Der Koppelzustand und der Entkoppelzustand des Schaltelements werden zusammenfassend auch als Zustände bezeichnet. Unter dem Betätigen des Schaltelements ist insbesondere zu verstehen, dass das Schaltelement durch Betätigen des Schaltelements aus einem der Zustände in den anderen Zustand und/oder aus dem anderen Zustand in den einen Zustand überführbar, bringbar oder schaltbar oder bewegbar ist.
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Beispielsweise kann durch das Betätigen des Schaltelements das Schaltelement aus einer ersten Schaltelementstellung in eine zweite Schaltelementstellung und/oder aus der zweiten Schaltelementstellung in die erste Schaltelementstellung bewegt, insbesondere verschoben, werden. Durch Bewegen des Schaltelements aus der ersten Schaltelementstellung in die zweite Schaltelementstellung ist beispielsweise das Schaltelement aus einem ersten der Zustände in einen zweiten der Zustände bringbar, überführbar, schaltbar oder bewegbar. Somit bewirkt beispielsweise die zweite Schaltelementstellung des Schaltelements den zweiten Zustand des Schaltelements. Durch Bewegen des Schaltelements aus der zweiten Schaltelementstellung in die erste Schaltelementstellung ist beispielsweise das Schaltelement aus dem zweiten Zustand in den ersten Zustand bringbar, überführbar, schaltbar oder bewegbar. Somit bewirkt beispielsweise die zweite Schaltelementstellung den zweiten Zustand.
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Insbesondere ist es denkbar, dass durch Einleiten des Betätigungsfluids in den Druckraum und somit durch Beaufschlagen der Betätigungsfläche der Stufe mit dem Betätigungsfluid das Schaltelement einlegbar oder aktivierbar, mithin aus dem Entkoppelzustand in den Koppelzustand überführbar, schaltbar oder bewegbar ist.
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Insbesondere weist der Kolben in zumindest einer der Stellungen des Kolbens die auch als Kolbenstufe bezeichnete Stufe in einem axialen, das heißt entlang der Bewegungsrichtung verlaufenden Erstreckungsbereich des Druckraums auf. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Druckraum teilweise und vorzugsweise direkt durch die Stufe, durch die Betätigungsfläche, begrenzt ist. Beispielsweise erstreckt sich der Kolben betrachtet von der Stufe beziehungsweise ausgehend von der Stufe auf die erste Seite oder auf die gegenüberliegende, zweite Seite. Da die Seiten entlang der Bewegungsrichtung und somit in axialer Richtung einander gegenüberliegen, werden die Seiten auch als axiale Seiten bezeichnet. Beispielsweise wird die Stufe auch als radiale Stufe bezeichnet.
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Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: zur insbesondere hydraulischen Betätigung, insbesondere Steuerung, eines Schaltelements, in beispielsweise als Automatikgetrieben ausgebildeten Getrieben werden üblicherweise Kolben, insbesondere Hydraulikkolben, verwendet. Zweifach wirkende Kolben, welche auch als doppelwirkende Kolben bezeichnet werden, werden beispielsweise über zwei Kreisflächen oder zwei Ringflächen des jeweiligen Kolbens betätigt, wobei die Kreisflächen oder Ringflächen einander gegenüberliegen und dabei insbesondere voneinander wegweisen. Bei herkömmlichen Lösungen liegt der Druckraum entlang der Bewegungsrichtung des Kolbens betrachtet neben dem Kolben, um den Kolben mittels des Betätigungsfluids betätigen, mithin verschieben zu können. Da bei der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung der Kolben nun die Stufe mit der beschriebenen Betätigungsfläche aufweist, ist es möglich, den Druckraum in radialer Richtung, mithin entlang einer senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden Positionierungsrichtung betrachtet, insbesondere radial außerhalb, des Kolbens anzuordnen anstatt den Druckraum entlang der Bewegungsrichtung betrachtet neben dem Kolben anordnen zu müssen. Dadurch kann insbesondere der Bauraumbedarf der Betätigungsvorrichtung in axialer Richtung, das heißt entlang der Bewegungsrichtung betrachtet in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
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Um den Bauraumbedarf und die Kosten der Betätigungsvorrichtung besonders geringhalten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der vorzugsweise als Hydraulikkolben ausgebildete Kolben aus Blech, mithin auch einem Blechmaterial, gebildet ist. Vorzugsweise ist das Blechmaterial ein höherfestes Blechmaterial.
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Um den Bauraumbedarf der Betätigungsvorrichtung insbesondere in axialer Richtung, das heißt entlang der Bewegungsrichtung betrachtet, in einem besonders geringen Rahmen halten zu können, ist es bei einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass sich der Betätigungskolben von der Stufe aus in eine parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende, erste Erstreckungsrichtung um eine erste Dichtlänge auf die axial erste Seite erstreckt. Des Weiteren ist es dabei vorzugsweise vorgesehen, dass sich der Betätigungskolben von der Stufe aus in eine parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende und der ersten Erstreckungsrichtung entgegengesetzte, zweite Erstreckungsrichtung um einen Verfahrweg des Kolbens und eine zweite Dichtlänge, insbesondere auf die axial zweite Seite erstreckt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Betätigungskolben eine Ringtopfform mit einem Ringflansch für einen Wirkkontakt mit dem Schaltelement aufweist, wobei der Ringflansch in die Begrenzungsrichtung betrachtet auf den Druckraum und die Dichtungen folgt. Mit anderen Worten ist der Ringflansch in der Begrenzungsrichtung betrachtet weiter innen als der Druckraum und die Dichtungen angeordnet. Somit liegt der Ringflansch radial innen, das heißt in radialer Richtung betrachtet weiter innen als der Druckraum und die Dichtungen. Hierdurch kann der Bauraumbedarf der Betätigungsvorrichtung besonders geringgehalten werden. Über den Ringflansch ist der Betätigungskolben mit dem Schaltelement gekoppelt oder koppelbar, sodass das Schaltelement über den Ringflansch von dem Kolben betätigbar ist. Beispielsweise ist das Schaltelement über den Ringflansch mit dem Kolben derart gekoppelt, dass das Schaltelement entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Gehäuse mit dem Betätigungskolben mitverschiebbar ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen der Ringflansch und die Stufe die gleiche, entlang der Bewegungsrichtung verlaufende Länge auf, welche auch als axiale Länge bezeichnet wird. Dadurch kann der Bauraumbedarf in axialer Richtung in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass sich der gesamte Druckraum in eine senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufende und der Begrenzungsrichtung entgegengesetzte Anordnungsrichtung, welche beispielsweise der Positionierungsrichtung entspricht, an dem Betätigungskolben anschließt, sodass sozusagen der gesamte Druckraum radial außerhalb des Betätigungskolbens angeordnet ist. Dadurch kann eine Anordnung des Druckraums axial neben dem Betätigungskolben vermieden werden, sodass der axiale Bauraumbedarf der Betätigungsvorrichtung besonders geringgehalten werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die erste Dichtung und die zweite Dichtung jeweils zumindest teilweise in dem Gehäuse, insbesondere in einer jeweiligen Nut des Gehäuses, angeordnet, wodurch eine besonders effektive und bauraumgünstige Abdichtung des Kolbens gegen das Gehäuse und somit des Druckraums dargestellt werden kann.
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Vorzugsweise sind die Dichtungen als Ringdichtungen ausgebildet, wodurch ein besonders geringer Bauraumbedarf gewährleistet werden kann.
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Um eine besonders bauraumgünstige Betätigung des Schaltelements realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass durch Beaufschlagen der Betätigungsfläche mit dem Betätigungsfluid das Schaltelement einlegbar, insbesondere aus dem Entkoppelzustand in den Koppelzustand bringbar ist. Somit ist die auch als Wirkfläche bezeichnete Betätigungsfläche der Stufe für ein Einlegen des Schaltelements ausgebildet, wobei unter dem Einlegen des Schaltelements zu verstehen ist, dass das Schaltelement aus dem Entkoppelzustand in den Koppelzustand überführt wird.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Schaltelement als ein Bremsschaltelement ausgebildet und das Gehäuse als Getriebegehäuse. Unter dem Bremsschaltelement ist insbesondere ein Schaltelement zu verstehen, bei welchem mittels des Bremsschaltelements Getriebeelemente an dem Getriebegehäuse festbremsbar sind. Unter dem Getriebegehäuse ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Gehäuse zu verstehen, innerhalb welchem die Getriebeelemente, zumindest im Wesentlichen, angeordnet sind. Für diese Ausgestaltung der Erfindung ist die erfindungsgemäße Anordnung der Betätigungseinrichtung ganz besonders bauraumeffizient, da ein Bremsschaltelement ohnehin eine gehäusefeste, in der Regel getriebegehäusefeste, Schaltelementhälfte aufweist. Besonders vorteilhaft ist bei dieser Ausgestaltung der Erfindung die Öffnung, durch welche das Betätigungsfluid in den Druckraum einleitbar ist im Getriebegehäuse untergebracht, so dass keine Drehöldurchführungen im Versorgungssystem des Betätigungsfluids erforderlich sind.
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Um den Bauraumbedarf besonders geringhalten sowie die Getriebeelemente besonders effizient drehfest miteinander verbinden zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Bremsschaltelement als eine Bremsklaue, mithin als ein formschlüssiges Bremsschaltelement ausgebildet ist, mittels welchem die Getriebeelemente formschlüssig drehfest miteinander verbindbar sind.
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Um eine besonders kompakte Bauweise der Betätigungsvorrichtung realisieren zu können, ist es ferner vorzugsweise vorgesehen, dass ein Anschlag der Stufe auf der ersten Seite des Druckraums einer Auslegeposition des Schaltelements entspricht, wobei die Auslegeposition die zuvor genannte, zweite Schaltelementstellung ist, in welcher das Schaltelement beispielsweise ausgelegt ist, mithin sich in dem Entkoppelzustand befindet.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist n dem Gehäuse ein zweiter Druckraum angeordnet, in welchen über eine zweite Öffnung des Gehäuses, das Betätigungsfluid einleitbar ist. Der Betätigungskolben weist beispielsweise eine zweite Betätigungsfläche auf, welche sich vorzugsweise schräg oder senkrecht zur Bewegungsrichtung erstreckt. Somit erstreckt sich beispielsweise die zweite Betätigungsfläche in einer zweiten Ebene, welche schräg oder senkrecht zur Bewegungsrichtung verläuft. Durch Einleiten des Betätigungsfluids in den zweiten Druckraum ist oder wird die zweite Betätigungsfläche mit dem Betätigungsfluid beaufschlagbar oder beaufschlagt, wodurch der Kolben relativ zu dem Gehäuse entlang der Bewegungsrichtung verschiebbar ist. Durch Einleiten des Betätigungsfluids in den ersten Druckraum ist beispielsweise der Kolben relativ zu dem Gehäuse in eine parallel zu der Bewegungsrichtung verlaufende oder mit der Bewegungsrichtung zusammenfallende, erste Schieberichtung verschiebbar, wodurch beispielsweise das Schaltelement einlegbar, mithin aus dem Entkoppelzustand in den Koppelzustand überführbar ist. Durch Einleiten des Betätigungsfluids in den zweiten Druckraum und somit durch Beaufschlagen der zweiten Betätigungsfläche mit dem Betätigungsfluid ist der Kolben relativ zu dem Gehäuse in eine mit der Bewegungsrichtung zusammenfallende oder parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende, der ersten Schieberichtung entgegengesetzte, zweite Schieberichtung verschiebbar, wodurch beispielsweise das Schaltelement auslegbar, mithin aus dem Koppelzustand in den Entkoppelzustand überführbar ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass sich der zweite Druckraum entlang der Bewegungsrichtung, insbesondere in die erste Schieberichtung betrachtet an den ersten Druckraum und die Dichtungen anschließt, sodass beispielsweise der zweite Druckraum auf einer entlang der Bewegungsrichtung, insbesondere in die zweite Schieberichtung, von dem ersten Druckraum abgewandten Seite der zweiten Dichtung angeordnet ist, welche beispielsweise entlang der Bewegungsrichtung betrachtet zwischen den Druckräumen und insbesondere zwischen der ersten Dichtung und dem zweiten Druckraum angeordnet ist. Insbesondere ist der zweite Druckraum beispielsweise teilweise durch die zweite Betätigungsfläche, insbesondere direkt, begrenzt. Insbesondere ist oder bildet die zweite Betätigungsfläche eine Stirnfläche des Kolbens.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die zweite Dichtung einer Abdichtung des zweiten Druckraums gegenüber dem Kolben dient. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass dadurch, dass der Kolben mittels der zweiten Dichtung gegen das Gehäuse abgedichtet ist, der zweite Druckraum abgedichtet ist, sodass beispielsweise eine übermäßige Strömung des Betätigungsfluids aus dem zweiten Druckraum zwischen dem Gehäuse und dem Gehäuse hindurch vermieden ist.
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Da der Kolben durch Einleiten des Betätigungsfluids in den ersten Druckraum in die erste Schieberichtung durch Einleiten des Betätigungsfluids in den zweiten Druckraum in die zweite Schieberichtung relativ zu dem Gehäuse verschoben werden kann, ist der Kolben ein doppelwirkender Kolben, insbesondere ein doppelt wirkender Hydraulikkolben, wobei der doppelt wirkende Kolben auch aus zweifach wirkender Kolben bezeichnet wird. Dadurch kann das Schaltelement wahlweise und bedarfsgerecht eingelegt oder ausgelegt werden, sodass ein besonders vorteilhafter, effizienter und effektiver Betrieb darstellbar ist. Außerdem kann eine besonders kompakte Bauweise der Betätigungsvorrichtung realisiert werden.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist und wenigstens eine Betätigungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Getriebes für ein Kraftfahrzeug, mit einer Betätigungsvorrichtung zum Betätigen eines Schaltelements des Getriebes;
- 2 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform des Getriebes, wobei das Schaltelement eingelegt ist; und
- 3 ausschnittsweise eine weitere schematische und geschnittene Perspektivansicht des Getriebes, gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei das Schaltelement ausgelegt ist.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Längsschnittansicht eine erste Ausführungsform eines Getriebes 10 eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das einfach auch als Fahrzeug bezeichnete und vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den auch als Kraftfahrzeugantriebsstrang bezeichneten Antriebsstrang aufweist und mittels des Antriebsstrangs antreibbar ist. Dabei umfasst der Antriebsstrang das Getriebe 10 über welches beispielsweise das Kraftfahrzeug insbesondere von einem Antriebsmotor des Antriebsstrangs angetrieben werden kann. Das Getriebe 10 weist eine Betätigungsvorrichtung 12 auf, mittels welcher, wie im Folgenden noch genau erläutert wird, ein Schaltelement des Getriebes 10 betätigt werden kann. Daher weist das Getriebe beispielsweise ein in den Figuren nicht erkennbare, erstes Getriebeelement auf, welches Beispielsweise ein Zahnrad sein oder umfassen kann. Des Weiteren kann das Getriebe 10 ein zweites Getriebeelement aufweisen, wobei mittels des genannten Schaltelements die Getriebeelemente drehfest miteinander verbindbar sind. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Schaltelement zwischen einem Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist. In dem Koppelzustand sind die Getriebeelemente, insbesondere mittels des Schaltelements, drehfest miteinander verbunden. In dem Entkoppelzustand sind die Getriebeelemente relativ zueinander drehbar, insbesondere um eine Drehachse. Bei dem zweiten Getriebeelement handelt es sich beispielsweise um ein Getriebegehäuse des Getriebes 10, sodass beispielsweise in dem Koppelzustand das erste Getriebeelement, insbesondere mittels des Schaltelements, drehfest an dem Getriebegehäuse festgelegt ist, wodurch um die Drehachse relativ zu dem Getriebegehäuse erfolgende Drehungen des ersten Getriebeelements vermieden sind. In dem Entkoppelzustand ist das erste Getriebeelement um die Drehachse relativ zu dem Getriebegehäuse drehbar. Somit ist das Schaltelement vorzugsweise ein Bremsschaltelement, insbesondere eine Bremsklaue.
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Die Betätigungsvorrichtung 12 weist ein Gehäuse 14 auf, welches beispielsweise das Getriebegehäuse oder ein Teil des Getriebegehäuses sein kann. Des Weiteren weist die Betätigungsvorrichtung 12 einen ersten Druckraum 16 auf, welcher in dem Gehäuse 14 angeordnet ist. In den ersten Druckraum 16 ist ein vorzugsweise als Flüssigkeit ausgebildetes Betätigungsfluid einleitbar, insbesondere über eine erste Öffnung des Gehäuses 14. Die Betätigungsvorrichtung 12 umfasst außerdem einen Betätigungskolben 18, welcher auch einfach als Kolben bezeichnet wird. Der Betätigungskolben 18 ist entlang einer Bewegungsrichtung relativ zu dem Gehäuse 14 verschiebbar, mithin hin-und her verschiebbar. Die Bewegungsrichtung ist in 1 durch einen Doppelpfeil 20 veranschaulicht. Beispielsweise ist die Bewegungsrichtung eine axiale Richtung der Betätigungsvorrichtung 12, insbesondere des Getriebes 10 insgesamt, oder die Bewegungsrichtung verläuft in axialer Richtung der Betätigungsvorrichtung 12 und insbesondere des Getriebes 10 insgesamt. Beispielsweise verläuft die Bewegungsrichtung parallel zur genannten Drehachse oder die Bewegungsrichtung fällt mit der Drehachse zusammen. Durch Verschieben des Kolbens relativ zu dem Gehäuse 14 entlang der Bewegungsrichtung kann der Kolben zwischen wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Stellungen bewegt werden. Beispielsweise kann das Schaltelement relativ zu dem Gehäuse 14 zwischen wenigstens zwei Schaltelementstellungen bewegt werden. Beispielsweise kann das Schaltelement, insbesondere entlang der Bewegungsrichtung, relativ zu dem Gehäuse 14 zwischen den zwei Schaltelementstellungen verschoben werden. Eine erste der Schaltelementstellungen ist eine sogenannte Koppelstellung, und eine zweite der Schaltelementstellungen ist eine sogenannte Entkoppelstellung. Die Koppelstellung bewirkt den Koppelzustand. Mit anderen Worten, befindet sich das Schaltelement in der Koppelstellung, so befindet sich das Schaltelement in dem Koppelzustand. Die Entkoppelstellung bewirkt den Entkoppelzustand. Mit anderen Worten, befindet sich das Schaltelement in der Entkoppelstellung, so befindet sich das Schaltelement in dem Entkoppelzustand. Der Koppelzustand und der Entkoppelzustand werden zusammenfassend auch als Zustände des Schaltelements bezeichnet oder sind Zustände des Schaltelements.
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Aus 1 ist erkennbar, dass der erste Druckraum 16 in eine senkrecht zur Bewegungsrichtung (Doppelpfeil 20) verlaufende und in 1 durch einen Pfeil 22 veranschaulichte Begrenzungsrichtung, insbesondere direkt, begrenzt ist. Die Begrenzungsrichtung verläuft in radialer Richtung der Betätigungsvorrichtung 12, insbesondere des Getriebes 10 insgesamt, oder wird auch als radiale Richtung der Betätigungsvorrichtung 12, insbesondere des Getriebes 10 insgesamt, bezeichnet. Es ist erkennbar, dass der Betätigungskolben 18 eine außenumfangsseitige Mantelfläche 24 aufweist, welche in radialer Richtung der Betätigungsvorrichtung 12, insbesondere des Getriebes 10 insgesamt, den Druckraum 16 zugewandt ist, wobei der Druckraum 16 in die durch den Pfeil 22 veranschaulichte Begrenzungsrichtung und dabei insbesondere in radialer Richtung nach innen hin direkt durch die außenumfangsseitige Mantelfläche 24 des Kolbens begrenzt ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das in dem Druckraum 16 aufgenommene Betätigungsfluid die außenumfangsseitige Mantelfläche 24 beziehungsweise den Kolben direkt berührt.
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Entlang der Bewegungsrichtung betrachtet ist diesseits und jenseits des Druckraums eine jeweilige Dichtung 26, 28 angeordnet, wobei die Dichtung 26 auch als erste Dichtung und die Dichtung 28 auch als zweite Dichtung bezeichnet wird. Es ist erkennbar, dass die erste Dichtung 26 auf einer ersten Seite S1 des ersten Druckraums 16 angeordnet ist, und die zweite Dichtung 28 ist auf einer zweiten Seite S2 des ersten Druckraums 16 angeordnet, wobei die Seiten S1 und S2 auch als axiale Seiten bezeichnet werden und entlang der Bewegungsrichtung einander gegenüberliegen. Dabei sind die Dichtungen 26 und 28, welche auch als Dichtungselemente bezeichnet werden, entlang der Bewegungsrichtung voneinander beabstandet, insbesondere derart, dass der Druckraum 16 entlang der Bewegungsrichtung zwischen den Dichtungen 26 und 28 angeordnet ist. Mittels der Dichtungen 26 und 28 ist der Betätigungskolben 18 gegen das Gehäuse 14 abgedichtet, insbesondere derart, dass die Dichtung 26 einerseits, insbesondere direkt, an dem Kolbem, insbesondere aus der außenumfangsseitige Mantelfläche 24, und andererseits, insbesondere direkt, an dem Gehäuse 14 anliegt, insbesondere in radialer Richtung. Dementsprechend liegt beispielsweise die Dichtung 28 einerseits, insbesondere direkt, an dem Kolben, insbesondere an der außenumfangsseitigen Mantelfläche 24, und andererseits, insbesondere direkt, an dem Gehäuse 14 an, insbesondere in radialer Richtung.
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Um nun insbesondere in axialer Richtung einen besonders geringen Bauraumbedarf der Betätigungsvorrichtung 12 realisieren zu können, weist der Betätigungskolben 18, insbesondere genau, eine entlang der Bewegungsrichtung (Doppelpfeil 20) zwischen den Dichtungen 26 und 28 angeordnete Stufe 30 mit, insbesondere genau, einer entlang der Bewegungsrichtung zwischen den Dichtungen 26 und 28 angeordnetem und auch als Wirkfläche bezeichneten, ersten Betätigungsfläche 32 auf, welche sich schräg oder senkrecht zur Bewegungsrichtung erstreckt. Wird das Betätigungsfluid in den ersten Druckraum 16 eingeleitet, so kann das Betätigungsfluid die erste Betätigungsfläche 32 direkt anströmen und somit direkt auf die erste Betätigungsfläche 32 wirken, welche hierdurch mit dem in den ersten Druckraum 16 eingeleiteten Betätigungsfluid beaufschlagt wird und somit beaufschlagbar ist. Hierdurch ist zum Betätigen des Schaltelements der Betätigungskolben 18 entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Gehäuse 14 verschiebbar.
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Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform wird der Betätigungskolben 18 in eine parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende oder mit der Bewegungsrichtung zusammenfallende, in 1 durch einen Pfeil veranschaulichte, erste Schieberichtung 34 relativ zu dem Gehäuse 14 verschoben, wenn das Betätigungsfluid in den ersten Druckraum 16 eingeleitet wird. Der Betätigungskolben 18 ist entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Gehäuse 14 in wenigstens zwei unterschiedliche Stellungen verschiebbar, welche auch als Kolbenstellungen bezeichnet werden. Wird das Betätigungsfluid in den ersten Druckraum 16 eingeleitet, so wird hierdurch der Betätigungskolben 18 beispielsweise aus einer ersten der Kolbenstellungen in eine zweite der Kolbenstellungen relativ zu dem Gehäuse 14 verschoben. Hierdurch wird beispielsweise das Schaltelement aus einer der Schaltelementstellungen in eine andere der Schaltelementstellungen, insbesondere aus der Entkoppelstellung in die Koppelstellung oder aber auch aus der Koppelstellung in die Entkoppelstellung bewegt, sodass beispielsweise durch Einleiten des Betätigungsfluids in den ersten Druckraum 16 das Schaltelement einlegbar, mithin aus dem Entkoppelzustand in den Koppelzustand überführbar, oder auslegbar, das heißt aus dem Koppelzustand in den Entkoppelzustand überführbar ist.
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Eine entlang der Bewegungsrichtung verlaufende und somit axiale Erstreckung der Betätigungsvorrichtung 12 ist in 1 durch einen Doppelpfeil 35 veranschaulicht. Dadurch, dass der Betätigungskolben 18 die Stufe 30 aufweist und somit über die Betätigungsfläche 32 in Stufe 30 betätigbar, mithin verschiebbar ist, kann der erste Druckraum 16 radial außerhalb des Betätigungskolben 18, welcher auch vereinfacht als Kolben 18 bezeichnet werden kann, statt axial neben dem Kolben 18 angeordnet werden, sodass die axiale Erstreckung besonders geringgehalten werden kann.
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Der Betätigungskolben 18 weist eine Ringtopfform mit einem radial innenliegenden Ringflansch 36 für einen Wirkkontakt mit dem Schaltelement auf. Mit anderen Worten ist der Betätigungskolben 18 über den Ringflansch 36 mit dem Schaltelement gekoppelt oder koppelbar, sodass das Schaltelement über den Ringflansch 36 von dem Betätigungskolben betätigt werden kann. Beispielsweise ist das Schaltelement mit dem Ringflansch 36 und somit über den Ringflansch 36 mit dem Kolben derart gekoppelt, dass das Schaltelement entlang der Bewegungsrichtung 20 relativ zu dem Gehäuse 14 mit dem Betätigungskolben 18 mitverschiebbar ist. Somit bewirkt beispielsweise ein Verschieben des Kolbens 18 aus der ersten Kolbenstellung in die zweite Kolbenstellung ein Bewegen, insbesondere ein Verschieben, des Schaltelements aus der einen Schaltelementstellung in die andere Schaltelementstellung, insbesondere aus der Entkoppelstellung in die Koppelstellung, und ein Verschieben des Kolbens 18 aus der zweiten Koppelstellung in die erste Koppelstellung bewirkt beispielsweise ein Verschiebbewegen, insbesondere verschieben, des Schaltelements aus der anderen Schaltelementstellung in die eine Schaltelementstellung, insbesondere aus der Koppelstellung in die Entkoppelstellung.
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Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform weist die Betätigungsvorrichtung 12 einen zusätzlich zu dem ersten Druckraum 16 vorgesehenen, zweiten Druckraum 38 auf, welcher sich in eine erste Schieberichtung 34 an den Druckraum 16 und an beide Dichtungen 26 oder 28 anschließt. Das Betätigungsfluid kann, insbesondere über eine zweite Öffnung des Gehäuses 14, in den zweiten Druckraum 38 eingeleitet werden. Durch Einleiten des Betätigungsfluids in den zweiten Druckraum 38 ist eine auch als zweite Wirkfläche bezeichnete, zweite Betätigungsfläche 40 des Betätigungskolbens 18, insbesondere direkt, mit dem Betätigungsfluid beaufschlagbar, insbesondere dadurch, dass der zweite Druckraum 38 teilweise und direkt durch die zweite Betätigungsfläche 40 begrenzt ist. Wird das Betätigungsfluid in den zweiten Druckraum 38 eingeleitet, so wird hierdurch der Betätigungskolben 18 in eine parallel zur Bewegungsrichtung 20 verlaufende oder mit der Bewegungsrichtung 20 zusammenfallende, der ersten Schieberichtung 34 entgegengesetzte zweite Schieberichtung 42 relativ zu dem Gehäuse 14 verschoben. Der Betätigungskolben 18 ist somit als doppeltwirkender Kolben ausgebildet, welcher auch als zweifach wirkender Kolben bezeichnet wird.
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2 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Perspektivansicht eine zweite Ausführungsform des Getriebes 10 mit der Betätigungsvorrichtung 12. In 2 befindet sich der Betätigungskolben 18 in der ersten Kolbenstellung, in welcher bei der zweiten Ausführungsform das Schaltelement ausgelegt ist, mithin der Entkoppelzustand des Schaltelements eingestellt oder bewirkt ist.
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3 zeigt ausschnittsweise in einer weiteren schematischen und geschnittenen Perspektivansicht das Getriebe 10 gemäß der zweiten Ausführungsform. In 3 befindet sich der Betätigungskolben 18 in der zweiten Kolbenstellung, in welcher bei der zweiten Ausführungsform das Schaltelement ausgelegt ist, mithin der Entkoppelzustand eingestellt oder bewirkt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Getriebe
- 12
- Betätigungsvorrichtung
- 14
- Gehäuse
- 16
- erster Druckraum
- 18
- Betätigungskolben
- 20
- Doppelpfeil
- 22
- Pfeil
- 24
- außenumfangsseitige Mantelfläche
- 26
- erste Dichtung
- 28
- zweite Dichtung
- 30
- Stufe
- 32
- erste Betätigungsfläche
- 34
- Pfeil
- 35
- Doppelpfeil
- 36
- Ringflansch
- 38
- zweiter Druckraum
- 40
- zweite Betätigungsfläche
- 42
- Pfeil
- S1
- erste Seite
- S2
- zweite Seite
