DE10340149B4

DE10340149B4 - Schaltwalzenbetätigtes Kraftfahrzeug-Stufengetriebe

Info

Publication number: DE10340149B4
Application number: DE2003140149
Authority: DE
Inventors: Andreas Palme
Original assignee: Getrag Getriebe und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH and Co
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2023-08-27
Also published as: DE10340149A1

Abstract

Schaltwalzenbetätigtes Kraftfahrzeug-Stufengetriebe (10) mit mechanischer Verriegelung, mit einer Mehrzahl von Radsätzen, die einer Mehrzahl von Gangstufen entsprechen, mit zwei Schaltwalzen (24, 26), die unterschiedlichen Gangstufen zugeordnet und koaxial zueinander ausgerichtet sind, und mit mechanischen Sperrmitteln (60), die zwischen den Schaltwalzen (24, 26) angeordnet sind und verhindern, dass zwei Gangstufen gleichzeitig eingelegt werden, wobei die mechanischen Sperrmittel (60) ein Sperrglied (62) aufweisen, das zwischen gegeneinander versetzten Sperrkonturen (70, 72) gelagert ist, die an einander gegenüberliegenden Stirnseiten der zwei Schaltwalzen (24, 26) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (62) um eine Achse (64) drehbar gelagert ist, die parallel zu der Achse (27) der Schaltwalzen (24, 26) ausgerichtet ist, und dass das Sperrglied (62) an den den Sperrkonturen (70, 72) zugeordneten Enden radiale Steuerkonturen (66, 68) aufweist, die mit den jeweils radial ausgebildeten Sperrkonturen (70, 72) im Sinne einer radial wirkenden Verriegelung zusammenwirken und je nach relativer Drehstellung jeweils eine Schaltwalze freigeben...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein schaltwalzenbetätigtes Kraftfahrzeug-Stufengetriebe mit mechanischer Verriegelung, mit einer Mehrzahl von Radsätzen, die einer Mehrzahl von Gangstufen entsprechen, mit zwei Schaltwalzen, die unterschiedlichen Gangstufen zugeordnet und koaxial zueinander ausgerichtet sind, und mit mechanischen Sperrmitteln, die zwischen den Schaltwalzen angeordnet sind und verhindern, dass zwei Gangstufen gleichzeitig eingelegt werden, wobei die mechanischen Sperrmittel ein Sperrglied aufweisen, das zwischen gegeneinander versetzten Sperrkonturen gelagert ist, die an einander gegenüberliegenden Stirnseiten der zwei Schaltwalzen ausgebildet sind.

Ein derartiges Stufengetriebe ist bekannt aus der DE 199 20 440 C2 .

Bei Stufengetrieben, die im Gegensatz zu herkömmlichen Automatikgetrieben in der Regel in Vorgelegeweise ausgeführt sind, besteht in den letzten Jahren die Tendenz, die Schaltvorgänge zu automatisieren.

Das Ein- und Auslegen eines Ganges bzw. einer Gangstufe bei einem solchen Stufengetriebe erfolgt durch axiales Versetzen eines Schaltelementes wie einer Schaltmuffe, wobei eine Schaltmuffe einem oder zwei Gängen zugeordnet sein kann.

Zum Betätigen der Mehrzahl von Schaltmuffen gibt es eine Reihe von unterschiedlichen Konzepten. Einer der herkömmlichen Ansätze besteht darin, das herkömmliche H-Schema von manuellen Schaltgetrieben durch hydraulische Aktuatoren zu implementieren, wobei einem Hydraulikzylinder Schaltbewegungen und dem anderen Hydraulikzylinder Wählbewegungen zugeordnet sind.

Auch ist es bekannt, das Stufengetriebe als sequenzielles Getriebe einzurichten, wobei die Schaltmuffen über eine Schaltwalze betätigt werden. Der Vorteil dieser Systeme ist die Möglichkeit des Antriebs der Schaltwalze über einen elektrischen Motor. Nachteilig ist generell, dass die einzelnen Gangstufen nur sequenziell betätigt werden können. Ferner ist es bei dem bestehenden Trend zu immer mehr Gangstufen schwierig, die einzelnen Steuerkurven für die dabei anzusteuernde Vielzahl von Schaltmuffen auf einer Schaltwalze unterzubringen.

Aus der DE 101 36 232 A1 ist daher ein System bekannt, bei dem zwei Schaltwalzen vorgesehen werden. Die zwei Schaltwalzen sind jedoch nicht unabhängig voneinander steuerbar, sondern sind kinematisch miteinander gekoppelt, beispielsweise über einen Planetenradsatz mit festem Übersetzungsverhältnis. Hierdurch können die Vielzahl von Steuerkurven zur Betätigung der Schaltmuffen auf die zwei Schaltwalzen aufgeteilt werden, wobei die Schaltwalzen entsprechend klein dimensioniert werden können.

Aus der eingangs genannten DE 199 20 440 C2 ist ein weiteres automatisiertes Stufengetriebe bekannt, bei dem zwei Schaltwalzen verwendet werden. Bei dieser Schaltvorrichtung werden die zwei Schaltwalzen jedoch unabhängig voneinander über eigene Elektromotoren angesteuert. Hierdurch ist es insbesondere möglich, zumindest einige Gangwechsel unter Überspringen von einer oder mehreren Gangstufen in kürzestmöglicher Zeit durchzuführen bzw. einige aufeinander folgende Gänge teilweise überschneidend in kürzest möglicher Zeit zu schalten. Die zwei elektrischen Motoren für die zwei Schaltwalzen werden dabei über eine Steuervorrichtung koordiniert zueinander angetrieben. Die Programmierung der Steuervorrichtung ist so ausgeführt, dass das gleichzeitige Einlegen von zwei Gangstufen verhindert wird. Zusätzlich sind mechanische Sperrmittel vorgesehen, um komplexe, redundante elektronische Gangabsicherungen zu vermeiden.

Bei geeigneter Konturierung der Umfangsnuten der Schaltwalzen lässt sich so auf einfache Weise und doch besonders sicher verhindern, dass zwei Gangstufen gleichzeitig eingelegt werden, wobei ein Überschneiden des Ein- und Auslegens von zwei Gangstufen dennoch ermöglicht ist.

Die mechanischen Sperrmittel dieser bekannten Steuervorrichtung beinhalten bei einer Anordnung mit koaxialen Schaltwalzen einen axial verschiebbaren Sperrbolzen, der zwischen den beiden Schaltwalzen angeordnet ist und auf die einander zugewandten Stirnseiten der beiden Schaltwalzen wirkt.

Die Umsteuerung des Sperrbolzens wird durch in die Stirnseiten der Schaltwalzen eingearbeitete Sperrkonturen realisiert. Das Wirkprinzip besteht darin, dass die Sperrkontur einer Schaltwalze beim Einlegen eines Ganges den Sperrbolzen in Richtung der anderen Schaltwalze bewegt axial versetzt. Sollte die andere Schaltwalze bereits einen Gang geschaltet haben, verhindert die dort angebrachte Sperrkontur diese Verschiebung des Sperrbolzens.

Mit dieser Art von mechanischen Sperrmitteln ist es schwierig, die jeweiligen Verriegelungspositionen genau zu halten, und zwar insbesondere im Hinblick auf das axiale Spiel der beiden Schaltwalzen auf der gemeinsamen Welle und im Hinblick auf den im Rahmen von Toleranzen schwankenden axialen Abstand zwischen den beiden Schaltwalzen. Ferner haben die Anstiegswinkel der stirnseitigen Sperrkonturen erhebliche axiale Kräfte zur Folge, wenn die Verriegelung in Aktion tritt. Hierdurch ist es schwierig, Selbsthemmungseffekte zu vermeiden, die zu einer Verklemmung des Bolzens und zur Blockierung der beiden Walzen führen könnten. Auch ist die Belastbarkeit der mechanischen Sperrmittel insgesamt gering, und zwar auf Grund der Punktberührung der Stirnseiten des Sperrbolzens mit den Sperrkonturen.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein schaltwalzenbetätigtes Kraftfahrzeug-Stufen getriebe der eingangs genannten Art so mit konstruktiv einfachen und doch funktional überlegenen mechanischen Sperrmitteln auszustatten.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten schaltwalzenbetätigten Kraftfahrzeug-Stufengetriebe dadurch gelöst, dass das Sperrglied um eine Achse drehbar gelagert ist, die parallel zu der Achse der Schaltwalzen ausgerichtet ist, und dass das Sperrglied an den den Sperrkonturen zugeordneten Enden radiale Steuerkonturen aufweist, die mit den jeweils radial ausgebildeten Sperrkonturen im Sinne einer radialen Verriegelung zusammenwirken und je nach relativer Drehstellung jeweils eine Schaltwalze freigeben und die andere verriegeln.

Die oben beschriebenen Nachteile der mechanischen Sperrmittel, die aus der DE 199 20 440 C2 bekannt geworden sind, werden vermieden durch eine radial wirkende Verriegelung mittels eines drehbaren Sperrgliedes in Verbindung mit an den beiden Schaltwalzen angebrachten radialen Sperrkonturen.

Hierdurch ergibt sich eine deutlich geringere Empfindlichkeit gegenüber axialen Spielen und Toleranzen. Somit lässt sich eine hohe Genauigkeit bei den Verriegelungspositionen erzielen. Durch die radiale Ausrichtung der Sperrkonturen lässt sich eine höhere Belastbarkeit realisieren.

Dies alles lässt sich realisieren mit einer vergleichsweise einfachen Konstruktion.

Da die Sperrkonturen an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Schaltwalzen ausgebildet sind, wird die für die Betätigung der Gangstufen erforderliche Umfangsfläche der Schaltwalzen nicht beeinträchtigt. Die Schaltwalzen können axial kurz bauen.

Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.

Unter einer Schaltwalze sollen im vorliegenden Zusammenhang sowohl klassische Schaltwalzen als auch generell jede Art von Rotations-Translations-Wandler verstanden werden.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Sperrglied in Bezug auf die Achse der Schaltwalzen exzentrisch angeordnet ist.

Hierdurch ist es zum einen möglich, die Schaltwalzen auf einer gemeinsamen Achse zu lagern. Ferner lassen sich bei gleichem Kraftaufwand höhere Momente zum Verdrehen des Sperrgliedes realisieren.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Sperrglied gehäusefest drehbar gelagert.

Hierdurch ergibt sich insgesamt eine einfache Konstruktion.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn das Sperrglied an einer Schwinge drehbar gelagert ist, die an der Achse der Schaltwalzen gelagert ist.

Auf diese Weise lässt sich die gehäusefeste Lagerung des Sperrgliedes ohne aufwändige konstruktive Maßnahmen an dem Gehäuse selbst realisieren.

Von besonderem Vorteil ist es ferner, wenn die Schwinge an der Achse, insbesondere der gemeinsamen Achse der Schaltwalzen, drehbar gelagert ist und an ihrem freien Ende gehäusefest abgestützt ist.

Hierdurch lässt sich die Schwinge ohne großen zusätzlichen Aufwand an der gemeinsamen Achse der Schaltwalzen lagern. Die zusätzliche Abstützung des freien Endes der Schwinge ist konstruktiv einfach realisierbar.

Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist das Sperrglied als Sperrbolzen ausgebildet.

Hierdurch kann das Sperrglied einfach aus einem Stück hergestellt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Steuerkonturen des Sperrgliedes jeweils durch wenigstens eine radiale Vertiefung an dem Außenumfang des Sperrgliedes gebildet.

Auf diese Weise lassen sich die Steuerkonturen durch einfache maschinelle Bearbeitung herstellen.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die radiale Vertiefung annähernd kreisabschnittförmig ausgebildet ist.

Hierdurch lässt sich eine vergleichsweise große und in Umfangsrichtung lange Fläche in Form der Kreissehne realisieren, so dass ein Verklemmen des Sperrgliedes vermieden wird.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Kreissehne der radialen Vertiefung gekrümmt ausgebildet ist, und zwar angepasst an den Radius der Sperrkontur der jeweiligen Schaltwalze. Die Radien von Kreissehne und Sperrkontur können, müssen aber nicht gleich groß sein.

Hierdurch kann eine größere Anlagefläche zwischen der Steuerkontur und der Sperrkontur erzielt werden. Es ergibt sich eine höhere Belastbarkeit.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn mehrere radiale Vertiefungen um den Umfang des Sperrgliedes verteilt ausgebildet sind.

Dies ermöglicht, dass sich an den Sperrkonturen der Schaltwalzen über den Umfang verteilt mehrere Sperr- und Freigabeabschnitte aneinander anschließen können.

Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform sind die Steuerkonturen unmittelbar benachbart zu den Stirnseiten des Sperrgliedes ausgebildet.

Hierdurch lassen sich die Steuerkonturen maschinell einfach herstellen.

Ferner ist es von besonderem Vorteil, wenn die Sperrkonturen durch den Umfang von axialen Ausnehmungen an den Stirnseiten der Schaltwalzen gebildet sind.

Durch diese Maßnahme lassen sich die Sperrkonturen einfach ohne Beeinträchtigung der Umfangsfläche der Schaltwalzen realisieren.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Sperrkonturen durch den Innenumfang der axialen Ausnehmungen gebildet sind.

Dies ermöglicht es, die Sperrkonturen möglichst nahe an dem maximalen Außendurchmesser der Schaltwalzen anzuordnen. Hierdurch wird die Belastbarkeit erhöht und es können bei gleichem Kraftaufwand größere Momente zwischen Sperrkonturen und Steuerkonturen übertragen werden.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Sperrkonturen Neutral-Abschnitte mit einem ersten Durchmesser und Gang-Abschnitte mit einem zweiten Durchmesser aufweisen, wobei die jeweiligen Abschnitte der zwei Schaltwalzen gegeneinander versetzt sind.

Hierdurch wird erreicht, dass auf konstruktiv einfache Weise ein wechselseitiger Ausschluss zwischen Gangstellungen der zwei Schaltwalzen realisiert wird.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Schaltvorrichtung für ein erfindungsgemäßes Stufengetriebe;

2 eine perspektivische Ansicht in einer teilweise weggeschnittenen Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Schaltvorrichtung für ein erfindungsgemäßes Stufengetriebe;

3 eine perspektivische Ansicht einer Schwinge der Schaltvorrichtung der 2;

4 eine perspektivische Ansicht eines Sperrgliedes der Schaltvorrichtung der 2;

5 eine Ansicht einer Stirnseite des Sperrgliedes der 4; und

6 eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens von Sperrkonturen und Steuerkonturen in der Schaltvorrichtung der 2.

In 1 ist ein Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen, schaltwalzenbetätigten Kraftfahrzeug-Stufengetriebe generell mit 10 bezeichnet. Eine Schaltvorrichtung zum Schalten von Gangstufen des Getriebes 10 ist mit 11 angegeben.
Das Stufengetriebe 10 weist eine Mehrzahl von Vorwärtsgängen (z.B. sechs Vorwärtsgänge) und einen Rückwärtsgang auf und ist, was in 1 nicht näher dargestellt ist, in an sich bekannter Vorgelegebauweise ausgeführt. Das Stufengetriebe 10 ist als automatisiertes Schaltgetriebe ausgeführt, dem eine einzelne Anfahr- und Trennkupplung zugeordnet ist, die in der Regel ebenfalls automatisiert betätigt wird.
Generell ist es jedoch auch denkbar, dass das Stufengetriebe 10 als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist.
Das Stufengetriebe 10 umfasst dabei eine Mehrzahl von Radsätzen (nicht gezeigt) mit jeweiligen Festrädern und Losrädern, wobei die Losräder in an sich bekannter Weise mittels Schaltkupplungen (Synchronkupplungen) mit der jeweiligen Welle verbindbar sind. Die Schaltkupplungen werden betätigt durch axiales Versetzen von Schaltelementen wie beispielsweise Schaltmuffen.
Die Schaltmuffen werden durch die in 1 dargestellte Schaltvorrichtung 11 des Kraftfahrzeug-Stufengetriebes bewegt, und zwar mittels einer Schaltgabel 12 (z.B. für Gangstufen 3, 5), einer Schaltgabel 14 (z.B. für Gangstufen 1, R), einer Schaltgabel 16 (z.B. für Gangstufe 2) und einer Schaltgabel 18 (z.B. für Gangstufen 4, 6).
Die Schaltgabeln 12, 14 bzw. 16, 18 sind, was in 1 schematisch angedeutet ist, an jeweiligen Schienen 20, 22 axial verschieblich gelagert.
Die Schaltvorrichtung 11 weist zwei koaxial angeordnete Schaltwalzen 24, 26 auf. Die gemeinsame Achse der Schaltwalzen 24, 26 ist in 1 bei 27 gezeigt.
Die Schaltwalze 24 ist mit zwei axial versetzt angeordneten Umfangsnuten 28, 30 versehen. Die Schaltwalze 26 ist mit zwei weiteren Umfangsnuten 32, 34 versehen, die ebenfalls axial versetzt angeordnet sind.
Die Schaltgabeln 12 bis 18 sind jeweils gekoppelt mit Führungselementen 36 bis 42, die mit den Umfangsnuten 28 bis 34 zusammenwirken. Die Kopplung erfolgt dabei derart, dass eine Rotationsbewegung der Schaltwalzen 24, 26 um die gemeinsame Achse 27 herum zu einer koordinierten Translationsbewegung der Führungselemente 36 bis 42 führt. Durch Verdrehen der Schaltwalzen 24, 26 können folglich die Gangstufen (z.B. Gänge 1 bis 6 und R) des Stufengetriebes 10 ein- und ausgelegt werden.
Die Schaltwalzen 24, 26 werden angetrieben von jeweils einem eigenen Elektromotor 44 bzw. 46. Die Elektromotoren 44, 46 sind mit einer übergeordneten Steuereinrichtung 50 verbunden, die die Drehrichtung und den Drehbetrag der Elektromotoren 44, 46 vorgibt.
Zwischen den Motoren 44, 46 und den jeweiligen Schaltwalzen 24 bzw. 26 sind üblicherweise Getriebe 52 und 54 angeordnet, die dazu dienen, das von den Elektromotoren 44, 46 abgegebene Drehmoment zu erhöhen (bzw. die Drehzahlen von den Elektromotoren 44, 46 und den Schaltwalzen 24, 26 aneinander anzupassen).
Es versteht sich, dass in der Steuereinrichtung 50 eine Steuerungssoftware implementiert ist, die so programmiert ist, dass das gleichzeitige Schalten von zwei Gangstufen verhindert wird. Im Falle von Fehlfunktionen der Steuereinrichtung 50, sei es hervorgerufen durch Störungen in elektrischen, elektromechanischen und/oder mechanischen Komponenten (z.B. Sensoren, Aktuatoren) kann das gleichzeitige Einlegen von zwei Gangstufen nicht zuverlässig verhindert werden. Jedenfalls wäre eine Steuereinrichtung 50, die diese Sicherheit bieten würde, sehr kostenaufwändig.
Zu diesem Zweck sind zusätzliche mechanische Sperrmittel vorgesehen, die in 1 generell mit 60 bezeichnet sind. Die mechanischen Sperrmittel sollen auch in derartigen Fällen das gleichzeitige Schalten von zwei Gängen und somit das Blockieren und die Zerstörung des Stufengetriebes zuverlässig verhindern.
Die mechanischen Sperrmittel 60 weisen ein Sperrglied 62 in Form eines Sperrbolzens auf. Das Sperrglied 62 ist drehbar in Bezug auf ein Gehäuse 63 des Stufengetriebes 10 gelagert, und zwar um eine Achse 64 herum. Die Achse 64 ist exzentrisch in Bezug auf die Achse 27 der Schaltwalzen 24, 26, jedoch parallel zu dieser ausgerichtet.
Das Sperrglied 62 ist zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnseiten der zwei Schaltwalzen 24, 26 angeordnet. Das Sperrglied 62 weist an seinen Enden jeweils eine radiale Steuerkontur 66, 68 auf. Die Steuerkonturen 66, 68 stehen in Wirkverbindung mit radialen Sperrkonturen 70, 72 der Schaltwalzen 24 bzw. 26.
Die Steuerkonturen 66, 68 können beispielsweise durch gegenüber dem Zylinderumfang des Sperrgliedes 62 vorstehende Nocken ausgebildet sein. Sie können jedoch auch durch Vertiefungen ausgebildet sein.
In ähnlicher Weise können die Sperrkonturen 70, 72 am Außenumfang der Schaltwalzen 24, 26 ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Sperrkonturen 70, 72 jedoch durch den Umfang von axialen Ausnehmungen 74 in den Stirnseiten der Schaltwalzen 24, 26 gebildet, wie in 1 dargestellt. Dabei versteht sich, dass die Sperrkonturen 70, 72 am Innenumfang derartiger axialer Ausnehmungen ausgebildet sein können, wie es in 1 dargestellt ist. Alternativ hierzu sind die Sperrkonturen am inneren Umfangsdurchmesser von ringförmigen axialen Ausnehmungen ausgebildet, also sozusagen am Außenumfang eines verbleibenden Stirnseitenabschnittes innerhalb einer solchen ringförmigen axialen Ausnehmung.
Die Steuerkonturen 66, 68, die Sperrkonturen 70, 72 und die Umfangsnuten 28 bis 34 sind so aufeinander abgestimmt, dass durch deren mechanisches Zusammenwirken verhindert werden kann, dass gleichzeitig eine Gangstufe der Schaltwalze 24 und eine Gangstufe der Schaltwalze 26 eingelegt werden. Dies verhindert, dass das Getriebe bei Störungen der elektronischen Sicherheitseinrichtungen, die in der Steuereinrichtung 50 implementiert sind, betätigt wird. Somit dienen die mechanischen Sperrmittel 60 der Sicherheit, da das gleichzeitige Einlegen von zwei Gängen zu einem Blockieren des Getriebes führen kann und folglich zu möglicherweise nicht beherrschbaren Fahrsituationen des Kraftfahrzeuges.
In den 2 bis 6 ist eine alternative Ausführungsform einer Schaltvorrichtung 11 bzw. von Teilen hiervon dargestellt. Die Schaltvorrichtung 11 der 2 bis 6 ist im Wesentlichen genau so aufgebaut wie die in 1 dargestellte Schaltvorrichtung 11. Sie arbeitet auch nach dem gleichen Funktionsprinzip. Daher sind gleiche bzw. ähnliche Elemente in den 2 bis 6 mit den gleichen Bezugsziffern versehen wie bei der Ausführungsform der 1.
In 2 ist zu erkennen, dass die Sperrkonturen 70, 72 durch den Innenumfang von axialen Ausnehmungen 74 an den gegenüberliegenden Stirnseiten der zwei Schaltwalzen 24, 26 ausgebildet sind. Das Sperrglied 62 in Form eines Sperrbolzens ist an einer Schwinge 80 gelagert. Die Schwinge 80 ist an der gemeinsamen Achse 27 bzw. Welle der Schaltwalzen 24, 26 drehbar gelagert und weist an ihrem freien Ende einen Zapfen 82 auf, der an dem Gehäuse 63 festgelegt ist. Das Sperrglied 62 ist in einem mittleren Abschnitt der Schwinge 80 zwischen der Achse 27 und dem Zapfen 82 drehbar gelagert. Die Steuerkonturen 66, 68 stehen in axialer Richtung gegenüber der Schwinge 80 vor und stehen in Wirkeingriff mit den Sperrkonturen 70, 72.
Die Schwinge 80 ist in 3 in größerer Genauigkeit dargestellt.
Es ist zu erkennen, dass die Schwinge 80 in dem mittleren Bereich, in dem das Sperrglied 62 gelagert ist, eine axial durchgehende Bohrung 86 aufweist, in die das Sperrglied 62 eingeführt ist. Ferner weist der mittlere Abschnitt, in dem die Bohrung 86 ausgebildet ist, eine Radialvertiefung 88 auf, in die eine Feder in Form eines Federbügels 84 eingeführt ist. Durch die Feder 84 wird das Sperrglied 62 in axialer Richtung innerhalb der Bohrung 86 gehalten. Ferner kann die Feder 84 dazu dienen, das Sperrglied 62 in sechs unterschiedlichen Drehpositionen zu rastieren.
Wie es in 4 gezeigt ist, weist das Sperrglied 62 etwa axial mittig einen Rastabschnitt 90 auf. Der Rastabschnitt 90 ist durch radiale Ausnehmungen gegenüber der generell zylindrischen Form des Sperrgliedes 62 gebildet. Die radialen Ausnehmungen bilden im Querschnitt die Form eines Sechsecks.
Ferner ist in den 4 und 5 zu erkennen, dass die Steuerkonturen 66, 68 jeweils gebildet sind durch drei radiale, kreisabschnittförmige Ausnehmungen 92 gegenüber der Zylinderkontur des Sperrgliedes 62. Die kreisabschnittförmigen Ausnehmungen 92 der Steuerkontur 66 sind dabei gegenüber den kreisabschnittförmigen Ausnehmungen 94 der Steuerkontur 68 um einen Winkel β von 60° versetzt. Die kreisabschnittförmigen Ausnehmungen 92, 94 erstrecken sich über ein Kreissegment des Winkels α, wobei α kleiner ist als 120°, vorzugsweise im Bereich zwischen 90 und 110°.
Hierdurch verbleiben zwischen den kreisabschnittförmigen Ausnehmungen 92 bzw. 94 der Steuerkonturen 66, 68 jeweils Umfangsabschnitte, die größer sind als 0° und den gleichen Außendurchmesser besitzen wie die Grundzylinderform des Sperrgliedes 62.
Ferner ist zu erkennen, dass die durch die kreisabschnittförmigen Ausnehmungen 92, 94 gebildeten Sehnen 96 nicht geradlinig verlaufen, sondern leicht gekrümmt sind. Hierdurch erfolgt eine gewisse Anpassung an die Sperrkonturen 70 bzw. 72.
Das Sperrglied 62 kann ferner mit einer in den 4 und 5 nicht näher bezeichneten axialen Bohrung versehen sein.
Die durch die axialen Ausnehmungen gebildeten Sperrkonturen 70, 72 weisen über den Umfang verteilt Abschnitte mit einem ersten Durchmesser und Abschnitte mit einem zweiten Durchmesser auf. Die Abschnitte grenzen aneinander an über rampenförmige Abschnitte, deren Winkel γ größer ist als 0°, wie es in 6 dargestellt ist.
In der Ausführungsform der 2 bis 6 definieren die Abschnitte mit kleinerem Durchmesser ein Gang-Niveau 100 und die Abschnitte mit größerem Durchmesser definieren ein Neutral-Niveau 102.
Wie es in 6 schematisch dargestellt ist, sind die Abschnitte mit Gang-Niveau 100 in den zwei Sperrkonturen 70, 72 gegeneinander versetzt angeordnet. Mit anderen Worten entsprechen Abschnitte mit Gang-Niveau 100 der Sperrkontur 70 Abschnitten mit Neutral-Niveau 102 der Sperrkontur 72 und umgekehrt.
Das Sperrglied 62 ist so gelagert, dass die Sehnen der kreisabschnittförmigen Ausnehmungen 92, 94 unmittelbar am Innenumfang der Abschnitte mit Gang-Niveau 100 anliegen können. Wenn folglich, wie es in 6 dargestellt ist, eine Sehne 96 einer kreisabschnittförmigen Ausnehmung 92 der Steuerkontur 66 unmittelbar an einem Abschnitt mit Gang-Niveau 100 der zugeordneten Sperrkontur 70 anliegt, liegt ein zwischen kreisabschnittförmigen Ausnehmungen 94 liegender Abschnitt der Steuerkontur 68 unmittelbar am Innenumfang eines Abschnittes mit Neutral-Niveau 102 der Sperrkontur 72 an. Sofern in dieser Stellung aus irgendwelchen Gründen (beispielsweise einer Störung) die Schaltwalze 26 versuchen sollte, sich zu verdrehen, um versehentlich ebenfalls einen Gang einzulegen, so wird dies dadurch verhindert, dass der entsprechende Abschnitt mit Gang-Niveau 100 der Sperrkontur 72 gegen den zwischen zwei kreisabschnittförmigen Ausnehmungen 94 der Steuerkontur 68 anstößt. Das Sperrglied 62 kann sich jedoch nicht drehen, da die Sehne 96 seiner kreisabschnittförmigen Ausnehmung 92 der Steuerkontur 66 unmittelbar am Umfangsabschnitt mit Gang-Niveau 100 anliegt. Demzufolge wird in der in 6 dargestellten Position verhindert, dass außer der Schaltwalze 24 auch die Schaltwalze 26 eine Gangstufe einlegt.
Falls die Schaltwalze 24 sich weiter dreht, um einen Gang auszulegen, wird die Sehne 96 in Richtung eines Abschnittes mit Neutral-Niveau der Sperrkontur 70 verdreht. Dabei stößt ein zwischen zwei kreisabschnittförmigen Ausnehmungen 94 liegender Abschnitt der Steuerkontur 68 an einen Rampenabschnitt der Sperrkontur 72 an. Hierdurch wird das Sperrglied zwangsweise um seine Achse 64 gedreht, so dass nun eine kreisabschnittförmige Ausnehmung 94 der Steuerkontur 68 einem Abschnitt mit Gang-Niveau 100 der Sperrkontur 72 gegenüberliegt. Gleichzeitig gelangt ein Abschnitt zwischen zwei kreisabschnittförmigen Ausnehmungen 92 der Steuerkontur 66 in eine Tasche der Sperrkontur 70 auf Neutral-Niveau 102.
Bei dieser Ausführungsform wird folglich im Ausschlussprinzip entweder nur der einen oder der anderen Schaltwalze 24, 26 "erlaubt", eine Gangstufe einzulegen. Dabei erfolgt der Wechsel dieser "Erlaubnis" zwangsgesteuert durch Verdrehen des Sperrgliedes 62, und zwar auf Grund der Rampenabschnitte zwischen Abschnitten mit Gang-Niveau 100 und Neutral-Niveau 102. Mit anderen Worten wird das Sperrglied 62 zwangsweise an diesen Rampen verdreht und ist in allen anderen Positionen nicht drehbar, so dass nach dem Ausschlussprinzip nur eine der zwei Schaltwalzen 24, 26 einen Gang einlegen kann.
Es versteht sich hierbei, dass die Sperrkonturen 70, 72 in Umfangsrichtung an den Verlauf der Umfangsnuten 28 bis 34 angepasst sind. Es versteht sich dabei auch, dass die Umfangsnuten 28, 30 der einen Schaltwalze 24 in Umfangsrichtung an die Umfangsnuten 32, 34 der anderen Schaltwalze 26 angepasst sind, um einen derartigen wechselseitigen Ausschluss des Einlegens von Gangstufen zu realisieren.
Es versteht sich ferner, dass das Sperrglied 62 anstelle an der Schwinge 60 auch auf andere Weise gehäusefest verdrehbar gelagert sein kann, beispielsweise unmittelbar an einem Teil des Gehäuses 63.

Claims

Schaltwalzenbetätigtes Kraftfahrzeug-Stufengetriebe (10) mit mechanischer Verriegelung, mit einer Mehrzahl von Radsätzen, die einer Mehrzahl von Gangstufen entsprechen, mit zwei Schaltwalzen (24, 26), die unterschiedlichen Gangstufen zugeordnet und koaxial zueinander ausgerichtet sind, und mit mechanischen Sperrmitteln (60), die zwischen den Schaltwalzen (24, 26) angeordnet sind und verhindern, dass zwei Gangstufen gleichzeitig eingelegt werden, wobei die mechanischen Sperrmittel (60) ein Sperrglied (62) aufweisen, das zwischen gegeneinander versetzten Sperrkonturen (70, 72) gelagert ist, die an einander gegenüberliegenden Stirnseiten der zwei Schaltwalzen (24, 26) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (62) um eine Achse (64) drehbar gelagert ist, die parallel zu der Achse (27) der Schaltwalzen (24, 26) ausgerichtet ist, und dass das Sperrglied (62) an den den Sperrkonturen (70, 72) zugeordneten Enden radiale Steuerkonturen (66, 68) aufweist, die mit den jeweils radial ausgebildeten Sperrkonturen (70, 72) im Sinne einer radial wirkenden Verriegelung zusammenwirken und je nach relativer Drehstellung jeweils eine Schaltwalze freigeben und die andere verriegeln.
Stufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (62) in Bezug auf die Achse (27) der Schaltwalzen (24, 26) exzentrisch angeordnet ist.
Stufengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (62) gehäusefest drehbar gelagert ist.
Stufengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (62) an einer Schwinge (80) drehbar gelagert ist, die an der Achse (27) der Schaltwalzen (24, 26) gelagert ist.
Stufengetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwinge (80) an der Achse (27) der Schaltwalzen (24, 26) drehbar gelagert ist und an ihrem freien Ende (82) gehäusefest abgestützt ist.
Stufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (62) als Sperrbolzen (62) ausgebildet ist.
Stufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkonturen (66, 68) jeweils durch wenigstens eine radiale Vertiefung (92, 94) an dem Außenumfang des Sperrgliedes (62) gebildet sind.
Stufengetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Vertiefung (92, 94) annähernd kreisabschnittförmig ausgebildet ist.
Stufengetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreissehne (96) der radialen Vertiefung (92, 94) gekrümmt ausgebildet ist, angepasst an den Radius der Sperrkontur (70, 72).
Stufengetriebe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere radiale Vertiefungen (92, 94) um den Umfang des Sperrgliedes (62) verteilt ausgebildet sind.
Stufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkonturen (66, 68) unmittelbar benachbart zu den Stirnseiten des Sperrgliedes (62) ausgebildet sind.
Stufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrkonturen (70, 72) durch den Umfang (70, 72) von axialen Ausnehmungen (74) an den Stirnseiten der Schaltwalzen (24, 26) gebildet sind.
Stufengetriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrkonturen (70, 72) durch den Innenumfang (70, 72) der axialen Ausnehmungen (74) gebildet sind.
Stufengetriebe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrkonturen (70, 72) Neutral-Abschnitte (102) mit größerem Durchmesser und Gang-Abschnitte (100) mit kleinerem Durchmesser aufweisen, wobei die jeweiligen Abschnitte (100, 102) der zwei Schaltwalzen (24, 26) gegeneinander versetzt sind.