DE112017000650T5

DE112017000650T5 - Gangschaltsteueranordnung in einem Getriebe

Info

Publication number: DE112017000650T5
Application number: DE112017000650.3T
Authority: DE
Inventors: Peer Norberg; Per Arnelöf
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2017-03-16
Publication date: 2018-10-31
Also published as: SE539727C2; SE1650361A1; BR112018017215A2; WO2017160220A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gangschaltsteueranordnung (3) in einem Getriebe (2), das eine erste Schaltstange (68), die einen ersten und einen zweiten Endteil (72, 82) umfasst, wobei der erste Endteil (72) mit einer ersten Energieeinrichtung (66) verbunden werden kann und der zweite Endteil (82) mit einer ersten Schaltgabel (60) verbunden ist; eine zweite Schaltstange (70), die einen ersten und einen zweiten Endteil (73, 84) umfasst, wobei der erste Endteil (73) mit einer zweiten Energieeinrichtung (67) verbunden werden kann und der zweite Endteil (84) mit einer zweiten Schaltgabel (61) verbunden ist; einen ersten Satz von Vertiefungen (86), die in der ersten Schaltstange (68) angeordnet sind, einen zweiten Satz von Vertiefungen (88), die in der zweiten Schaltstange (70) angeordnet sind; und einen ersten und einen zweiten Arretierstift (75, 79), die zwischen der ersten und der zweiten Schaltstange (68, 70) angeordnet sind, wobei der erste und der zweite Arretierstift (75) zusammen mit dem ersten und dem zweiten Satz von Vertiefungen (86, 88) so angeordnet sind, dass sie eine axiale Bewegung der ersten und zweiten Schaltstange (68, 70) beschränken bzw. zulassen, umfasst. Der zweite Satz von Vertiefungen (88) umfasst eine erste und eine zweite Vertiefung (94, 95), die sich jeweils in eine axiale Richtung der zweiten Schaltstange (70) erstrecken, so dass jede der ersten und der zweiten Vertiefung (94, 95) für zwei Schaltzahnräder in dem Getriebe (2) gemeinsam vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft auch ein Getriebe (2) und ein Fahrzeug (1), das ein solches Getriebe (2) umfasst.

Description

HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft eine Gangschaltsteueranordnung in einem Getriebe für Fahrzeuge, ein Getriebe, das eine solche Gangschaltsteueranordnung umfasst, und ein Fahrzeug, das ein solches Getriebe umfasst, gemäß den anliegenden Ansprüchen.
In Fahrzeugen und insbesondere in schwereren Fahrzeugen, wie zum Beispiel LKW, ist eine Bereichsgetriebevorrichtung oft mit einer Hauptgetriebevorrichtung verbunden, um die Anzahl der Gänge zu verdoppeln. Eine solche Nebengetriebevorrichtung umfasst in der Regel ein Planetengetriebe, das einen niedrigen Gang und einen hohen Gang hat, wobei die Schalteinrichtungen der Hauptgetriebevorrichtung in eine Niedrigbereichsgangposition und eine Hochbereichsgangposition unterteilt werden können. Im Niedrigbereichsgang findet ein Herunterschalten durch das Planetengetriebe statt und im Hochbereichsgang ist das Übersetzungsverhältnis in dem Planetengetriebe 1:1.
Die Bereichsgetriebevorrichtung ist in der Regel zwischen der Hauptgetriebevorrichtung und einer Kardanwelle angeordnet, die mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs gekoppelt ist. Die Hauptgetriebevorrichtung ist in einem Hauptgetriebegehäuse angeordnet und die Bereichsgetriebevorrichtung ist in einem Bereichsgetriebegehäuse angeordnet. Die Bereichsgetriebevorrichtung umfasst eine Antriebswelle, die mit der Hauptgetriebevorrichtung gekoppelt ist, und eine Abtriebswelle und zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle ist das Planetengetriebe angeordnet. Das Planetengetriebe umfasst in der Regel drei Komponenten, die relativ zueinander drehbar angeordnet sind, nämlich ein Sonnenrad, einen Planetenträger mit Planetenrädern und ein Ringrad. Wenn die Anzahl von Zähnen des Sonnenrades und des Ringrades bekannt ist, kann die relative Geschwindigkeit der drei Komponenten im Betrieb bestimmt werden. In einer Bereichsgetriebevorrichtung kann das Sonnenrad drehbar mit der Antriebswelle verbunden sein, wobei eine Anzahl von Planetenrädern in das Sonnenrad eingreifen, wobei die Planetenräder drehbar an dem Planetenträger montiert sind, der fest mit der Abtriebswelle verbunden ist, und das Ringrad die Planetenräder umgibt und in diese eingreift.
In einer bekannten Bereichsgetriebevorrichtung werden die Niedrigbereichsgangposition und die Hochbereichsgangposition durch Verlagern einer axial verlagerbaren Muffe zwischen der Niedrigbereichsgangposition, in der das Ringrad relativ zu dem Bereichsgetriebegehäuse drehbar verriegelt ist, und einer Hochbereichsgangposition, in der das Ringrad relativ zu dem Bereichsgetriebegehäuse drehbar ist, erlangt, wobei das Ringrad, die Planetenräder und das Sonnenrad sich als eine gemeinsame Einheit drehen.
Die axial verlagerbare Kopplungsmuffe ist mit Keilen versehen und durch Steuern der Übertragung auf eine synchrone Geschwindigkeit zwischen den beiden Komponenten, die verbunden werden sollen, wird eine axiale Verlagerung der Kopplungsmuffe entlang der beiden Komponenten ermöglicht, um diese zu verbinden. Wenn die Komponenten voneinander gelöst werden sollen, wird die Übersetzung so gesteuert, dass ein Drehmomentgleichgewicht zwischen den Komponenten entsteht, so dass die Kopplungsmuffe kein Drehmoment überträgt. Dadurch wird es möglich, die Kopplungsmuffe entlang den Komponenten zu bewegen, um sie voneinander zu lösen.
Dokument US6196944 zeigt ein Planetenrad, das ein Sonnenrad, einen Planetenträger mit Planetenrädern und ein Ringrad umfasst. Das Sonnenrad kann in einer Niedrigbereichsgangposition durch eine Kopplungsmuffe mit der Antriebswelle verbunden sein und in einer Hochbereichsgangposition von der Antriebswelle gelöst sein. In der Hochbereichsgangposition ist die Antriebswelle durch die gleiche Kopplungsmuffe mit dem Planetenträger verbunden. Das Ringrad ist fest mit einem Getriebegehäuse verbunden. Das bekannte Planetenrad ist in einem Hilfsgetriebe angeordnet, das nur zwei Gangpositionen hat.
Der Rückwärtsgang in einem Getriebe in einem Fahrzeug ist häufig in dem Hauptgetriebe angeordnet, das dann ein Zahnrad umfasst, in das eingegriffen wird, wenn das Fahrzeug rückwärts gefahren werden soll. Das Zahnrad, das für den Rückwärtsgang vorgesehen ist, erfordert eine Verlängerung der Hauptgetriebevorrichtung und eine unerwünschte Zunahme des Gewichtes des Fahrzeugs. Das Rückwärtsgangzahnrad dreht sich in die entgegengesetzte Richtung zu den anderen Zahnrädern in der Hauptgetriebevorrichtung, was zu Verlusten führt. Das Zahnrad, das für den Rückwärtsgang vorgesehen ist, neigt dazu, unerwünschten Lärm in dem Getriebe zu erzeugen, der eine Folge eines Zwischenzahnrades ist, das zwischen einer Vorlegewelle und einer Hauptwelle in der Hauptgetriebevorrichtung angeordnet ist.
Deshalb ist es vorzuziehen, das Rückwärtsgangzahnrad in der Hauptgetriebevorrichtung durch ein Rückwärtsgangzahnrad zu ersetzen, das in der Bereichsgetriebevorrichtung angeordnet ist. Das in der Bereichsgetriebevorrichtung angeordnete Rückwärtsgangzahnrad wird mittels einer zweiten axial verlagerbaren Muffe geschaltet. Wenn die Bereichsgetriebevorrichtung in den Rückwärtsgang geschaltet wird, verbindet die zweite axial verlagerbare Muffe das Ringrad mit der Kardanwelle zur gleichen Zeit wie die erste axial verlagerbare Muffe den Planetenträger mit der Bereichsgetriebevorrichtung verbindet.
Dokument US6196944 zeigt ein Getriebe für Motorfahrzeuge, das ein Planetengetriebe umfasst, das eine erste und zweite Muffe umfasst, die auf den Planetenträger, das Ringrad, das Getriebegehäuse und die Abtriebswelle wirken. Die erste und die zweite Muffe werden als eine verbundene Einheit gesteuert.
Die axiale Verlagerung der ersten und der zweiten Kopplungsmuffe wird durch eine erste und eine zweite Schaltgabel bereitgestellt, die in einer Außenumfangsvertiefung in der entsprechenden Kopplungsmuffe angeordnet sind. Die Schaltgabeln werden von einer ersten und einer zweiten Energieeinrichtung beeinflusst, die ein pneumatischer oder ein hydraulischer Zylinder sein können. Mit der Energieeinrichtung verbundene Schaltstangen und die Schaltgabeln übertragen die axiale Bewegung von der Energieeinrichtung auf die Schaltgabeln. Beim Montieren und Demontieren der Bereichsgetriebevorrichtung an die und von der Hauptgetriebevorrichtung werden die Schaltstangen vorzugsweise mit der Energieeinrichtung verbunden bzw. davon getrennt.
Um einen Schaden in der Bereichsgetriebevorrichtung zu verhindern, der durch die Auswahl eines ungeeigneten Gangs beim Schalten von Gängen in der Bereichsgetriebevorrichtung bedingt ist, ist die Gangschaltsteueranordnung für die Bereichsgetriebevorrichtung mit einer Schaltverriegelung ausgestattet. Eine solche ungeeignete Auswahl von Gängen kann die Auswahl des Niedrigbereichsgang sein, wenn die Bereichsgetriebevorrichtung in den Rückwärtsgang geschaltet wird. In diesem Fall könnten beide Zahnräder und die Kopplungsmuffen beschädigt werden.
Eine bekannte Schaltverriegelung für ein Getriebe ist in Dokument US4120212 offenbart. Die Schaltverriegelung umfasst ein Paar Arretierstifte, die in Arretierstift-Bohrungen angeordnet sind, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Die Arretierstifte sind dazu ausgelegt, in ringförmige Vertiefungen in einem Paar Schaltstangen einzugreifen, die darauf beschränkt sind, sich axial zu bewegen, wenn der Arretierstift in die ringförmige Vertiefung eingreift. Dadurch kann ein ungeeigneter Gang beim Schalten der Gänge verhindert werden. Die bekannte Schaltverriegelung ist jedoch nur für Getriebe geeignet, in denen nur eine Schaltstange gesteuert wird, wenn zwischen einem Vorwärts- und einem Rückwärtsgangmodus umgeschaltet wird.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es besteht ein Bedarf, eine Gangschaltsteueranordnung in einem Getriebe weiter zu entwickeln, in der eine unbeabsichtigte Auswahl eines Vorwärts- oder Rückwärtsgangmodus verhindert wird. Es besteht außerdem ein Bedarf, eine Gangschaltsteueranordnung in einem Getriebe weiterzuentwickeln, in der zwei Schaltstangen gesteuert werden, wenn zwischen einem Vorwärts- oder Rückwärtsgangmodus umgeschaltet wird, und in der eine unbeabsichtigte Auswahl eines Vorwärts- oder Rückwärtsgangmodus verhindert wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit in der Entwicklung einer Gangschaltsteueranordnung in einem Getriebe, in der eine unbeabsichtigte Auswahl eines Vorwärts- oder Rückwärtsgangmodus verhindert wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung einer Gangschaltsteueranordnung in einem Getriebe, in der zwei Schaltstangen gesteuert werden, wenn zwischen einem Vorwärts- oder Rückwärtsgangmodus umgeschaltet wird, und in der eine unbeabsichtigte Auswahl eines Vorwärts- oder Rückwärtsgangmodus verhindert wird.
Die hierin angeführten Aufgaben werden durch die vorstehend beschriebene Gangschaltsteueranordnung in einem Getriebe gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Gemäß der Erfindung umfasst die Gangschaltsteueranordnung in einem Getriebe eine erste Schaltstange, die einen ersten und einen zweiten Endteil umfasst, wobei der erste Endteil mit einer ersten Energieeinrichtung verbunden werden kann und der zweite Endteil mit einer ersten Schaltgabel verbunden ist; eine zweite Schaltstange, die einen ersten und einen zweiten Endteil umfasst, wobei der erste Endteil mit einer zweiten Energieeinrichtung verbunden werden kann und der zweite Endteil mit einer zweiten Schaltgabel verbunden ist; einen ersten Satz von Vertiefungen, die in der ersten Schaltstange angeordnet sind, einen zweiten Satz von Vertiefungen, die in der zweiten Schaltstange angeordnet sind; und einen ersten und einen zweiten Arretierstift, die zwischen der ersten und der zweiten Schaltstange angeordnet sind, wobei der erste und der zweite Arretierstift zusammen mit dem ersten und dem zweiten Satz von Vertiefungen so angeordnet sind, dass sie eine axiale Bewegung der ersten bzw. zweiten Schaltstange beschränken oder zulassen. Der zweite Satz von Vertiefungen umfasst eine erste und eine zweite Vertiefung, die sich jeweils in eine axiale Richtung der zweiten Schaltstange erstrecken, so dass jede der ersten und der zweiten Vertiefung für zwei Schaltzahnräder in dem Getriebe gemeinsam vorgesehen ist.
Eine solche Gangschaltsteueranordnung verhindert effektiv eine unbeabsichtigte Auswahl eines Vorwärts- oder Rückwärtsgangmodus in dem Getriebe. Wenn jeder der ersten und der zweiten Vertiefung eine axiale Erstreckung hat, so dass die erste und die zweite Vertiefung für zwei Schaltzahnräder gemeinsam vorgesehen ist, kann das Getriebe in Situationen, in denen das Getriebe beschädigt werden könnte, nicht den Vorwärts- oder Rückwärtsgangmodus geschaltet werden. Eine Situation, in der das Getriebe beschädigt werden würde, ist zum Beispiel, wenn das Getriebe in einen Niedrigbereichsgang geschaltet wird und der Rückwärtsgangmodus ausgewählt ist. Ein weiteres Beispiel ist, wenn das Getriebe in den Rückwärtsgangmodus geschaltet wird, während der Vorwärtsmodus ausgewählt ist. Eine solche ungeeignete Auswahl kann von einem Fahrer eines Fahrzeugs gemacht werden, in dem das Getriebe angeordnet ist, oder wenn eine Komponente, die das Getriebe steuert, ausfällt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der erste Satz von Vertiefungen eine dritte, vierte, fünfte und sechste Vertiefung, die jeweils einem Schaltzahnrad in dem Getriebe zugeordnet sind. Die Vertiefungen in der ersten Schaltstange sind vorzugsweise den unterschiedlichen Möglichkeiten von Gangschaltvorgängen in dem Getriebe zugeordnet. Ihre Funktion besteht in der Aufnahme der Arretierstifte in unterschiedlichen Gangschaltungsmodi.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Vertiefung so angeordnet, dass sie mittels des ersten Arretierstifts mit der dritten und vierten Vertiefung zusammenwirkt, und ist die zweite Vertiefung so angeordnet, dass sie mittels des zweiten Arretierstifts mit der fünften und sechsten Vertiefung zusammen wirkt. Wenn der erste Arretierstift in der ersten Vertiefung aufgenommen wird, wird er die Bewegung der ersten Schaltstange nicht beschränken. Wenn der erste Arretierstift in der dritten und vierten Vertiefung aufgenommen wird, wird er die Bewegung der zweiten Schaltstange nicht beschränken. Wenn der zweite Arretierstift in der zweiten Vertiefung aufgenommen wird, wird er die Bewegung der ersten Schaltstange nicht beschränken. Wenn der zweite Arretierstift in der fünften und sechsten Vertiefung aufgenommen wird, wird er die Bewegung der zweiten Schaltstange nicht beschränken.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Vertiefung einem neutralen Schaltzahnrad und einem Rückwärtsschaltzahnrad in dem Getriebe zugeordnet und ist die zweite Vertiefung einem neutralen Schaltzahnrad und einem Rückwärtsschaltzahnrad in dem Getriebe zugeordnet. Wenn jede der ersten und zweiten Vertiefung eine axiale Erstreckung hat, so dass die erste und die zweite Vertiefung für zwei Schaltzahnräder gemeinsam vorgesehen sind, kann das Getriebe in Situationen, in denen das Getriebe beschädigt werden könnte, nicht in den Vorwärts- oder Rückwärtsgangmodus geschaltet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die dritte und die vierte Vertiefung einem Niedrigbereichsgang bzw. einem Hochbereichsgang zugeordnet und sind die fünfte und sechste Vertiefung einem Rückwärtsgang bzw. einem Hochbereichsgang zugeordnet. Wenn das Getriebe in einen Niedrigbereichsgang geschaltet wird, kann der Rückwärtsgangmodus nicht ausgewählt werden. Dadurch wird eine unbeabsichtigte Auswahl eines Rückwärtsgangmodus verhindert, der sonst das Getriebe beschädigen würde. Wenn das Getriebe in den Rückwärtsgangmodus geschaltet wird, kann der Vorwärtsgangmodus nicht ausgewählt werden. Dadurch wird eine unbeabsichtigte Auswahl eines Vorwärtsgangmodus verhindert, die sonst das Getriebe bestätigen würde.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der erste Endteil der ersten Schaltstange mittels eines ersten Kopplungselements mit der ersten Energieeinrichtung verbunden werden; und kann der erste Endteil der zweiten Schaltstange mittels eines zweiten Kopplungselements mit der zweiten Energieeinrichtung verbunden werden. Ein solches erstes und zweites Kopplungselement ermöglichen es, die Schaltstangen bei der Montage und Demontage des Getriebes in dem Fahrzeug mit der Energieeinrichtung zu verbinden und sie davon zu lösen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der erste und der zweite Arretierstift an einem Hauptgetriebegehäuse angeordnet, das die Hauptgetriebevorrichtung zumindest teilweise umgibt. Beim Anordnen des Arretierstifts an dem Hauptgetriebegehäuse kann die axiale Erstreckung einer Bereichsgetriebevorrichtung, die an der Hauptgetriebevorrichtung angeordnet ist, reduziert werden. Die Bereichsgetriebevorrichtung kann somit mit einer kürzeren axialen Erstreckung ausgelegt werden, die das Gewicht der Bereichsgetriebevorrichtung reduziert. Dadurch können die Montage und Demontage des Getriebes in dem Fahrzeug erleichtert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die erste und die zweite Schaltgabel in einer Bereichsgetriebevorrichtung angeordnet, die mit der Hauptgetriebevorrichtung verbunden werden kann. Dadurch ist die Gangschaltsteueranordnung so angeordnet, dass sie das Gangschalten in der Bereichsgetriebevorrichtung steuert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der erste Satz von Vertiefungen zusammen mit dem ersten und zweiten Arretierstift vorgesehen, um zu verhindern, dass sich die erste Schaltstange axial bewegt, und zu ermöglichen, dass sich die zweite Schaltstange axial bewegt; und ist der zweite Satz von Vertiefungen zusammen mit dem ersten und zweiten Arretierstift vorgesehen, um zu verhindern, dass sich die zweite Schaltstange axial bewegt, und zu ermöglichen, dass sich die erste Schaltstange axial bewegt. Die Vertiefungen sind vorgesehen, um den ersten und den zweiten Arretierstift für unterschiedliche Schaltzahnräder aufzunehmen und dadurch entweder die erste oder zweite Schaltstange in ihrer axialen Bewegung zu beschränken, um eine unbeabsichtigte Auswahl eines Vorwärts- oder Rückwärtsgangmodus zu verhindern, die das Getriebe sonst beschädigen würde.
Ein Rückwärtsgang in dem Antriebsstrang wird erreicht, wenn eine erste axial bewegbare Kopplungsmuffe vorgesehen ist, um in einen Planetenträger mit dem Bereichsgetriebegehäuse einzugreifen, und eine zweite axial bewegbare Kopplungsmuffe vorgesehen ist, um in ein Ringrad mit einer Abtriebswelle einzugreifen. In den Rückwärtsgang kann leicht durch Steuern der ersten und der zweiten axial verlagerbaren Kopplungsmuffe geschaltet werden. Eine Fehlfunktion in einem Steuersystem des Getriebes kann jedoch unbeabsichtigterweise die Energieeinrichtung aktivieren und eine der ersten und der zweiten axial verlagerbaren Kopplungsmuffen bewegen. Somit kann, wenn das Getriebe unbeabsichtigt in den Rückwärtsgang geschaltet wird, wenn sich das Fahrzeug vorwärts bewegt, das Getriebe möglicherweise beschädigt werden. Die Gangschaltsteueranordnung in einem Getriebe ist dafür vorgesehen, einen solchen Vorfall zu verhindern.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung hervor.
Figurenliste
Nachstehend werden als Beispiele bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In denen zeigen:

1 schematisch ein Fahrzeug in einer Seitenansicht mit einem Getriebe mit einer Gangschaltsteueranordnung gemäß der Erfindung,
2 schematisch einen Querschnitt des Getriebes in einer Niedrigbereichsposition, das eine Gangschaltsteueranordnung gemäß der Erfindung umfasst,
3 schematisch einen Querschnitt des Getriebes in einem Rückwärtsgangmodus, das eine Gangschaltsteueranordnung gemäß der Erfindung umfasst,
4 schematisch einen Querschnitt des Getriebes in einer Hochbereichsposition, das eine Gangschaltsteueranordnung gemäß der Erfindung umfasst,
5a - 5f schematisch eine Gangschaltsteueranordnung gemäß der Erfindung in verschiedenen Schaltzahnradpositionen und
6a - 6b schematisch zwei verschiedene Ausführungsformen eines Querschnitts durch die Linie I - I der zweiten Schaltstange in 5a.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 in einer Seitenansicht mit einem Getriebe 2, das eine Schaltsteueranordnung 3 gemäß der Erfindung umfasst. Das Fahrzeug 1 umfasst auch einen Verbrennungsmotor 4, eine Kupplung 5, eine Kardanwelle 10 und Antriebsräder 8. Der Verbrennungsmotor 4 ist über die Kupplung 5 mit dem Getriebe 2 gekoppelt. Das Getriebe 2 umfasst eine Hauptgetriebevorrichtung 11 und eine Bereichsgetriebevorrichtung 6. Die Hauptgetriebevorrichtung 11 ist von einem Hauptgetriebegehäuse 12 umgeben und die Bereichsgetriebevorrichtung 6 ist von einem Bereichsgetriebegehäuse 13 umgeben. Die Hauptgetriebevorrichtung 11 und die Bereichsgetriebevorrichtung 6 können jedoch auch von einem gemeinsamen Gehäuse umgeben sein. Das Getriebe 2 ist über die Kardanwelle 10 mit den Antriebsräder 8 des Fahrzeugs 1 verbunden. Anstatt eines Verbrennungsmotors 4 kann das Fahrzeug auch einen Elektromotor als Teil eines Antriebsstrang 15 in dem Fahrzeug 1 umfassen.
2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Getriebes 2 mit einer Schaltsteueranordnung 3 gemäß der Erfindung. Die Bereichsgetriebevorrichtung 6 umfasst ein Planetengetriebe 14, das einen hohen und einen niedrigen Gang hat, so dass die Schaltfähigkeit des Getriebes 2 in eine Niedrigbereichsgangposition und eine Hochbereichsgangposition unterteilt werden kann. In einer ersten Position des ersten Gangs, die der Niedrigbereichsgangposition entspricht, findet ein Herunterschalten in dem Planetengetriebe 14 statt. In der Hochbereichsgangposition ist das Übersetzungsverhältnis in dem Planetengetriebe 14 1:1. 2 zeigt die Bereichsgetriebevorrichtung 6 in der Position des ersten Gangs, die der Niedrigbereichsgangposition entspricht.
Das Getriebe 2 umfasst auch eine Splitgetriebevorrichtung 7 und eine Vorlegewelle 9. Die Hauptgetriebevorrichtung 11 umfasst eine Hauptwelle 26, die mit dem Planetengetriebe 14 der Bereichsgetriebevorrichtung 6 verbunden ist. Das Planetengetriebe 14 umfasst drei Hauptkomponenten, die drehbar zueinander angeordnet sind, nämlich ein Sonnenrad 18, einen Planetenträger 20 und ein Ringrad 22. Eine Reihe von Planetenrädern 24 sind drehbar mit Lagern auf dem Planetenträger 20 angeordnet. Wenn die Anzahl von Zähnen 32 des Sonnenrads 18 und des Ringrads 22 bekannt ist, kann das relative Übersetzungsverhältnis der drei Komponenten bestimmt werden. Das Sonnenrad 18 ist mit der Hauptwelle 26 der Hauptgetriebevorrichtung 11 verbunden und die Planetenräder 24 greifen in das Sonnenrad 18 ein. Das Ringrad 22 umgibt die Planetenräder 24 und greift in sie ein. Die Hauptwelle 26 ist bevorzugt mittels einer Keilverbindung 34 mit einer Welle 38 des Sonnenrads 18 verbunden, die eine axiale Erstreckung hat und die eine axiale Verschiebung zwischen der Hauptwelle 26 und der Welle 38 des Sonnenrads 18 bei Montage und Demontage der Bereichsgetriebevorrichtung 6 an und von dem Getriebe 2 ermöglicht. Die Antriebswelle 16 umfasst an ihrem einen Ende eine Muffe 36, die innen mit dem Umfang eines Abschnitts der Welle 38 des Sonnenrads 18 mittels der Keilverbindung 34 zusammenwirkt. Dadurch ist die Keilverbindung 34 bevorzugt so ausgelegt, dass die Bereichsgetriebevorrichtung 6 in einem Stück an dem und von dem Rest des Getriebes 2 montiert und demontiert werden kann. Dadurch werden die Wartungskosten verringert, da weniger Zeit für Reparaturarbeiten erforderlich ist.
Eine erste axial verlagerbare Kopplungsmuffe 42 ist in einer Position des ersten Gangs so angeordnet, dass sie das Bereichsgetriebegehäuse 13 mit dem Ringrad 22 verbindet, und in einer Position des zweiten Gangs so angeordnet, dass sie das Bereichsgetriebegehäuse 13 von dem Ringrad 22 trennt. Die erste axial verlagerbare Kopplungsmuffe 42 ist in der Position des ersten Gangs so angeordnet, dass sie die Welle 38 des Sonnenrads 18 von dem Planetenträger 20 trennt. In der zweiten Position verbindet die erste axial verlagerbare Kopplungsmuffe 42 die Welle 38 des Sonnenrads 18 mit dem Planetenträger 20.
Eine zweite axial verlagerbare Kopplungsmuffe 43 ist in der Position des ersten und des zweiten Gangs so angeordnet, dass sie den Planetenträger 20 mit der Abtriebswelle 28 verbindet. Die zweite axial verlagerbare Kopplungsmuffe 43 ist in einer Position des dritten Gangs so angeordnet, dass sie das Ringrad 22 mit einer Abtriebswelle 28 des Getriebes 2 koppelt. Die Abtriebswelle 28 ist mit der Kardanwelle 10 des Fahrzeugs 1 gekoppelt. In der Position des dritten Gangs, die einem Rückwärtsgang entspricht, ist die erste axial verlagerbare Kopplungsmuffe 42 so angeordnet, dass sie die Welle 38 des Sonnenrads 18 von dem Planetenträger 20 trennt, und ist anstatt dessen dafür vorgesehen, den Planetenträger 20 mit dem Bereichsgetriebegehäuse 13 zu verbinden.
Die erste axial verlagerbare Kopplungsmuffe 42 ist auf einer Innen- und Außenfläche mit ersten Keilen 50 versehen, die auf der Innenfläche angeordnet sind, um mit den entsprechenden ersten Keilen 50 zusammenzuwirken, die an dem Ringrad 22 angeordnet sind. Die ersten Keile 50 auf der Außenfläche sind dafür vorgesehen, an dem Innenumfang eines Vorsprungs 52 zusammenzuwirken, der fest mit dem Bereichsgetriebegehäuse 13 verbunden ist. Die ersten Keile 50 auf der Innenfläche der ersten axial verlagerbaren Kopplungsmuffe 42 sind auch dafür vorgesehen, mit entsprechenden ersten Keilen 50 zusammenzuwirken, die auf der Antriebswelle 16 angeordnet sind. Entsprechende erste Keile 50, die auf der Antriebswelle 16 angeordnet sind, befinden sich am Umfang eines ersten Kettenrads 46, das auf der Welle 38 des Sonnenrads 18 montiert ist. Es ist jedoch auch möglich, das erste Kettenrad 46 auf der Antriebswelle 16 anstatt auf der Welle 38 des Sonnenrads 18 anzuordnen. Somit kann das erste Kettenrad 46 auf einer der Seiten der Keilverbindung 34 angeordnet sein. Die ersten Keile 50 auf der Innenfläche der ersten axial verlagerbaren Kopplungsmuffe 42 sind auch dafür vorgesehen, mit entsprechenden ersten Keilen 50 zusammenzuwirken, die auf dem Planetenträger 20 angeordnet sind. Entsprechende erste Keile 50, die auf dem Planetenträger 20 angeordnet sind, sind an dem Umfang eines zweiten Kettenrads 44 angeordnet, das auf dem Planetenträger 20 montiert ist.
Die zweite axial verlagerbare Kopplungsmuffe 43 ist auf einer Innenfläche mit zweiten Keilen 51 versehen, die dafür vorgesehen sind, mit entsprechenden zweiten Keilen 51, die auf dem Ringrad 22 angeordnet sind, dem Planetenträger 20 und der Abtriebswelle 28 zusammenzuwirken. Die auf dem Planetenträger 20 angeordneten entsprechenden zweiten Keile 51 sind am Umfang eines dritten Kettenrads 49 gebildet, das auf dem Planetenträger 20 montiert ist. Die entsprechenden zweiten Keile 51 auf der Abtriebswelle 28 sind am Umfang eines vierten Kettenrads 53 gebildet, das auf der Abtriebswelle 28 montiert ist.
Ein auf dem Planetenträger 20 angeordneter axialer Anschlag 54 ist dazu ausgebildet, an dem Ringrad 22 anzuliegen, wobei der axiale Anschlag 54 eine axiale Bewegung des Ringrads 22 verhindert. Der axiale Anschlag 54 kann aus einer scheibenförmigen Platte gebildet sein, die durch ein erstes Axiallager 56 an dem Planetenträger 20 montiert ist. Der axiale Anschlag 54 ist relativ zu dem Planetenträger 20 und der Antriebswelle 26 drehbar und folgt der Drehung des Ringrads 22. Der axiale Anschlag 54 fixiert das Ringrad 22 axial und führt dazu, dass das axiale Lager der Antriebswelle 16 in dem Getriebe 2 weniger Belastung ausgesetzt ist, wenn die Zahnräder 18, 22, 24 mit spiralförmigen Zähnen versehen sind. Anstatt oder in Kombination mit dem axialen Anschlag 54 kann ein Paar Axiallager 55 an beiden distalen Flächen des Ringrads 22 vorgesehen sein. Somit sind die Axiallager 55 zwischen dem Ringrad und dem Planetenträger 20 angeordnet. Ein zweites Axiallager 57 kann zwischen der Welle 38 des Sonnenrads 18 und dem Planetenträger 20 angeordnet sein, um axiale Kräfte aufzunehmen, die in dem Sonnenrad 18 erzeugt werden.
Der niedrige Gang in dem Getriebe 2 wird durch axiales Verlagern der ersten Kopplungsmuffe 42 erlangt, so dass das Ringrad 22 mit dem Bereichsgetriebegehäuse 13 verbunden ist.
Die Bereichsgetriebevorrichtung 6 gemäß der Erfindung funktioniert beim Schalten aus der Position des ersten Gangs in die Position des zweiten Gangs, das bedeutet, von der Niedrigbereichsgangposition in die Hochbereichsgangposition, wie folgt. In 2 wird die Bereichsgetriebevorrichtung 6 in die Niedrigbereichsgangposition geschaltet, was bedeutet, dass die erste Kopplungsmuffe 42 in eine Position geschaltet wurde, um das Ringrad 22 mit dem Bereichsgetriebegehäuse 13 zu verbinden. Dadurch findet, wenn sich die Bereichsgetriebevorrichtung 6 in der Niedrigbereichsgangposition befindet, ein Herunterschalten durch das Planetengetriebe 14 statt. Der Schaltvorgang aus der Niedrigbereichsgangposition in die Hochbereichsgangposition wird durch Trennen des ersten Ringrads 22 von dem Bereichsgetriebegehäuse 13 durch die erste Kopplungsmuffe 42 ausgeführt, wenn die Drehmomentübertragung zwischen dem Ringrad 22 und dem Bereichsgetriebegehäuse 13 endet, was durch Trennen des Verbrennungsmotors 4 von der Hauptgetriebevorrichtung 11 durch das Trennen der Kupplung 5 und das Trennen der Abtriebswelle von dem Planetenradträger durch Verlagern der zweiten axial verlagerbaren Kopplungsmuffe 43 in eine neutrale Position erreicht wird. Eine neutrale Position kann durch Verlagern der zweiten Kopplungsmuffe 43 in eine Position erreicht werden, in der die zweite Kopplungsmuffe 43 nur mit dem vierten Kettenrad 53 verbunden ist, das auf der Abtriebswelle 28 montiert ist. Wenn die erste Kopplungsmuffe 42 kein Drehmoment mehr überträgt, ist die axiale Verlagerung der ersten axial verlagerbaren Kopplungsmuffe 42 möglich. In der Hochbereichsgangposition wird die erste Kopplungsmuffe 42 in eine Position verlagert, wo die erste Kopplungsmuffe 42 den Planetenträger 20 mit dem ersten Kettenrad 46 verbindet. Wenn die Bereichsgetriebevorrichtung 6 in die Hochbereichsgangposition geschaltet wurde, wird die Kupplung 5 in Angriff gebracht und wird der Planetenträger 20 auf die Geschwindigkeit der Abtriebswelle 28 synchronisiert, bevor die zweite Kopplungsmuffe 43 in eine Position zum Verbinden des Planetenträgers 20 mit der Abtriebswelle 28 verlagert wird. Dadurch arbeitet die Bereichsgetriebevorrichtung 6 in der Hochbereichsgangposition. 3 zeigt die Bereichsgetriebevorrichtung 6 in der Position des zweiten Gangs, die der Hochbereichsgangposition entspricht.
Zum Gangschalten in die Niedrigbereichsgangposition wird die erste Kopplungsmuffe 42 von der ersten Schaltgabel 60 in die rechte Richtung in 3 verlagert, um den Planetenträger 20 von dem ersten Kettenrad 46 und somit von der Antriebswelle 16 zu lösen. Dies wird möglich, wenn die Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle 16 und dem Planetenträger 20 endet, was durch Trennen des Verbrennungsmotors 4 von der Hauptgetriebevorrichtung 11 mittels der Kupplung 5 und Trennen des Planetengetriebes 14 von der Abtriebswelle 28 mittels einer axialen Verlagerung der zweiten Kopplungsmuffe 43 in eine neutrale Position erreicht wird. Wenn die erste Kopplungsmuffe 42 kein Drehmoment mehr überträgt und das Planetengetriebe 14 in eine Stillstandposition gebracht wurde, ist die axiale Verlagerung der ersten Kopplungsmuffe 42 möglich. Die erste Kopplungsmuffe 42 wird dann von der ersten Schaltgabel 60 in die Richtung des Bereichsgetriebegehäuse 13 verlagert, um dadurch das Ringrad 22 mit dem Bereichsgetriebegehäuse 13 zu verbinden. Wenn das Ringrad 22 ortsfest ist, wird die erste Kopplungsmuffe 42 axial gelagert und greift in die ersten Keile 50 an dem Ringrad 22 und dem Bereichsgetriebegehäuse 13 ein. Dadurch findet in der Niedrigbereichsgangposition ein Herunterschalten durch die Bereichsgetriebevorrichtung 6 statt. Wenn die Bereichsgetriebevorrichtung 6 in die Niedrigbereichsgangposition geschaltet wurde, wird die Kupplung 5 in Angriff gebracht und wird der Planetenträger 20 mit der Geschwindigkeit der Abtriebswelle 28 synchronisiert, bevor die zweite Kopplungsmuffe 43 in eine Position zum Verbinden des Planetenträgers 20 mit der Abtriebswelle 28 verlagert wird.
4 zeigt die Bereichsgetriebevorrichtung 6 in der Position des dritten Gangs, die dem Rückwärtsgangpositionsmodus entspricht. Die zweite axial verlagerbare Kopplungsmuffe 43 ist in der Position des dritten Gangs, das bedeutet in der Rückwärtsgangposition, angeordnet, um das Ringrad 22 mit der Abtriebswelle 28 zu verbinden. Dadurch wird die zweite Kopplungsmuffe 43 von der zweiten Schaltgabel 61 verlagert, so dass das Ringrad 22 mit der Abtriebswelle 28 verbunden wird. Die erste Kopplungsmuffe 42 wird von der ersten Schaltgabel 60 verlagert, um den Planetenträger 20 mit dem Bereichsgetriebegehäuse 13 zu koppeln. Die Verlagerung der entsprechenden ersten Kopplungsmuffe 42, 43 wird ausgeführt, wenn die Antriebswelle und die Abtriebswelle 16, 28 ortsfest sind, was einem ortsfesten Betriebszustand des Fahrzeugs 1 entspricht, oder wenn das Fahrzeug 1 rückwärts fährt und das Planetengetriebe 14 mittels der zweiten Kopplungsmuffe 43 von der Abtriebswelle 28 getrennt wird. Die zweite Kopplungsmuffe 43 kann danach verlagert werden, um die Abtriebswelle 28 mit der zweiten Kopplungsmuffe 43 zu verbinden, wenn die Geschwindigkeit des Planetengetriebes 14 mittels des Motors 4 mit der Geschwindigkeit der Abtriebswelle 28 synchronisiert wird. Um eine ortsfeste Position der Antriebswelle 16 zu schaffen, wird die Kupplung 5 des Fahrzeugs 1 in einen getrennten Modus gebracht. Wenn die Bereichsgetriebevorrichtung 6 in der Position des dritten Gangs betrieben wird, wird das Drehmoment von der Antriebswelle 16 auf das Sonnenrad 18 und weiter auf die Planetenräder 24 übertragen, die das Drehmoment auf das Ringrad 22 und weiter über die Kopplungsmuffe 43 auf die Abtriebswelle 28 überträgt. Der Planetenträger 20 ist ortsfest, wenn die erste Kopplungsmuffe 42 den Planetenträger 20 mit dem Bereichsgetriebegehäuse 13 verbindet.
Wenn die erste Kopplungsmuffe 42 in 2 von rechts nach links verlagert wird, schaltet die erste Kopplungsmuffe 42 die Bereichsgetriebevorrichtung 6 aus der Niedrigbereichsgangposition in die Rückwärtsgangposition und weiter in die Hochbereichsgangposition.
Die Schaltsteueranordnung 3 gemäß der Erfindung umfasst eine erste und zweite Energieeinrichtung 66, 67, die für die axiale Verlagerung der ersten und zweiten ersten Kopplungsmuffe 42, 43 vorgesehen sind. Die erste Energieeinrichtung 66 ist mit einer ersten Schaltgabel 60 verbunden, die in einer Außenumfangsvertiefung 62 in der ersten Kopplungsmuffe 42 angeordnet ist. Die erste Energieeinrichtung 66 ist mit der ersten Schaltgabel 60 mittels einer ersten Schaltstange 68 verbunden, die mittels eines ersten Kopplungselements 69 von der ersten Energieeinrichtung 66 lösbar ist. Die zweite Energieeinrichtung 67 ist mit einer zweiten Schaltgabel 61 verbunden, die in einer Außenumfangsvertiefung 62 in der zweiten Kopplungsmuffe 43 angeordnet ist. Die zweite Energieeinrichtung 67 ist mit der zweiten Schaltgabel 61 mittels einer zweiten Schaltstange 70 verbunden, die von der zweiten Energieeinrichtung 67 mittels eines zweiten Kopplungselements 71 gelöst werden kann. Die erste und zweite Energieeinrichtung 66, 67 können ein pneumatischer oder hydraulischer Zylinder oder ein Elektroaktuator sein. Die Schaltstangen 68, 70, die mit den Energieeinrichtungen 66, 67 verbunden sind, übertragen die axiale Bewegung von den Energieeinrichtungen 66, 67 auf die Schaltgabeln 60, 61. Bei Montage und Demontage der Bereichsgetriebevorrichtung 6 an die und von der Hauptgetriebevorrichtung 11 werden die Schaltstangen 68, 70 mit den und von der Energieeinrichtungen 66, 67 verbunden bzw. getrennt. Die Schaltstangen 68, 70 und die Energieeinrichtungen 66, 67 sind in 2-4 schematisch auf dem Hauptgetriebegehäuse 12 und dem Bereichsgetriebegehäuse 13 gezeigt.
Ein erster Endteil 72 der ersten Schaltstange 68 kann mittels des ersten Kopplungselements 69 mit der ersten Energieeinrichtung 66 verbunden werden. Ein erster Endteil 73 der zweiten Schaltstange 70 kann mittels des zweiten Kopplungselements 71 mit der zweiten Energieeinrichtung 67 verbunden werden. Ein solches erstes und zweites Kopplungselement 69, 71 ermöglichen es, die Schaltstangen 68, 70 bei Montage und Demontage des Getriebes 2 in dem Fahrzeug 1 mit der bzw. von den Energieeinrichtungen 66, 67 zu verbinden bzw. zu trennen.
Zum Vermeiden von Schäden in der Bereichsgetriebevorrichtung 6 aufgrund der Auswahl eines ungeeigneten Gangs beim Gangschalten in der Bereichsgetriebevorrichtung 6 umfasst die Schaltsteueranordnung 3 gemäß der Erfindung eine Schaltverriegelung 74. Eine solche ungeeignete Auswahl von Gängen kann die Auswahl des Niedrigbereichsgangs sein, wenn die Bereichsgetriebevorrichtung 6 in den Rückwärtsgang geschaltet wird. Eine Fehlfunktion in einem Steuersystem des Getriebes 2 kann unbeabsichtigt durch Aktivieren der Energieeinrichtungen 66, 67 und Bewegen von einer der ersten und zweiten axial verlagerbaren Kopplungsmuffe 42, 43 geschehen. Folglich können die Zahnräder in der Bereichsgetriebevorrichtung 6 und auch die Kopplungsmuffen 42, 43 beschädigt werden.
Die Schaltverriegelung 74 umfasst einen ersten und einen zweiten Verriegelungsstift 75, 79, die bevorzugt an dem Hauptgetriebegehäuse 12 angeordnet sind, das die Hauptgetriebevorrichtung 11 zumindest teilweise umgibt. Bei Anbringung der Verriegelungsstifte 75, 79 an dem Hauptgetriebegehäuse 12 kann die axiale Erstreckung einer Bereichsgetriebevorrichtung 6, die an der Hauptgetriebevorrichtung 11 angeordnet ist, reduziert werden. Die Bereichsgetriebevorrichtung 6 kann somit mit einer kurzen axialen Erstreckung ausgelegt sein, die das Gewicht der Bereichsgetriebevorrichtung 6 reduziert. Dadurch wird die Montage und Demontage der Bereichsgetriebevorrichtung 6 in dem Fahrzeug 1 leicht.
5a - 5f zeigen schematisch eine Schaltsteueranordnung 3 gemäß der Erfindung in unterschiedlichen Schaltzahnradpositionen.
Die erste Schaltstange 68 umfasst einen ersten und zweiten Endteil 72, 82, wobei der zweite Endteil 82 mit der ersten Schaltgabel 60 verbunden ist. Die zweite Schaltstange 70 umfasst einen ersten und einen zweiten Endteil 73, 84, wobei der zweite Endteil 84 mit der zweiten Schaltgabel 61 verbunden ist. Ein erster Satz von Vertiefungen 86 ist in der ersten Schaltstange 68 angeordnet und ein zweiter Satz von Vertiefungen 88 ist in der zweiten Schaltstange 70 angeordnet. Der erste und der zweite Verriegelungsstift 75, 79 sind zwischen der ersten und der zweiten Schaltstange 68, 70 angeordnet. Der zweite Satz von Vertiefungen 88 umfasst eine erste und eine zweite Vertiefung 94, 95, die sich jeweils in eine axiale Richtung der zweiten Schaltstange 70 erstrecken, so dass die erste und die zweite Vertiefung 94, 95 für zwei Schaltzahnräder in dem Getriebe 2 gemeinsam vorgesehen ist. Der erste Satz von Vertiefungen 86 umfasst eine dritte, vierte, fünfte und sechste Vertiefung 96, 97, 98, 99, die jeweils einem Schaltzahnrad in dem Getriebe 2 zugeordnet sind. Die erste Vertiefung 94 ist dafür vorgesehen, mittels des ersten Verriegelungsstifts 75 mit der dritten und der vierten Ausnehmung 96, 97 zusammenzuwirken, und die zweite Vertiefung 95 ist dafür vorgesehen, mittels des zweiten Verriegelungsstifts 79 mit der fünften und der sechsten Ausnehmung 98, 99 zusammenzuwirken. Die erste Vertiefung 94 ist einem neutralen und einem Rückwärtsschaltzahnrad in dem Getriebe 2 zugeordnet und die zweite Vertiefung 95 ist einem neutralen und einem Vorwärtsschaltzahnrad in den Getriebe 2 zugeordnet. Die dritte und vierte Vertiefung 96, 97 sind einem Niedrigbereichsgang und einem Hochbereichsgang zugeordnet und die fünfte und sechste Vertiefung 98, 99 sind einem Rückwärtsgang bzw. einem Hochbereichsgang zugeordnet. Die erste und zweite Schaltstange 68, 70 haben jeweils Mittelachsen 77 bzw. 76. Die erste und zweite Schaltstange 68, 70 sind jeweils in einer Führungsbohrung 90 in dem Hauptgetriebegehäuse 12 angeordnet. Der erste und zweite Verriegelungsstift 75, 79 sind jeweils in einem Führungsloch 92 in dem Hauptgetriebegehäuse 12 angeordnet. Die erste und zweite Schaltstange 68, 70 und der erste und zweite Verriegelungsstift 75, 79 können jedoch alternativ in Führungsbohrungen und Führungslöchern in den Bereichsgetriebegehäuse 13 angeordnet sein.
5a zeigt schematisch eine Schaltsteueranordnung 3 gemäß der Erfindung in einer neutralen Position, die dafür ausgelegt ist, die Bereichsgetriebevorrichtung 6 in eine Niedrigbereichsgangposition zu schalten.
Ein zweiter Endteil 82 der ersten Schaltstange 68 ist mit der ersten Schaltgabel 60 verbunden und ein zweiter Endteil 84 der zweiten Schaltstange 70 ist mit der zweiten Schaltgabel 61 verbunden. Ein erster Satz von Vertiefungen 86 ist in der ersten Schaltstange 68 angeordnet und ein zweiter Satz von Vertiefungen 88 ist in der zweiten Schaltstange 70 angeordnet und der erste und zweite Verriegelungsstift 75, 79 sind zwischen der ersten und zweiten Schaltstange 68, 70 angeordnet, die die Verriegelungsstifte 75, 79 zusammen mit dem ersten Satz von Vertiefungen 86 verriegelt, und der zweite Satz von Vertiefungen 88 ist dafür vorgesehen, eine axiale Bewegung der ersten und der zweiten Schaltstange 68, 70 zu beschränken oder zu ermöglichen.
Bevorzugt haben der erste und der zweite Verriegelungsstift 75, 79 eine spitze Form an beiden Enden, wodurch es möglich wird, dass die Schaltstangen 68, 70 die Verriegelungsstifte 75, 79 in dem Hauptgetriebegehäuse 12 beim Gangschalten in dem Getriebe 2 bewegen. Der erste Satz von Vertiefungen 86 zusammen mit den Verriegelungsstiften 75, 79 ist dafür vorgesehen, eine axiale Bewegung der ersten Schaltstange 68 zu verhindern und eine axiale Bewegung der zweiten Schaltstange 70 zu ermöglichen. Der zweite Satz von Vertiefungen 88 zusammen mit den Verriegelungsstiften 75, 79 ist dafür vorgesehen, eine axiale Bewegung der zweiten Schaltstange 70 zu verhindern und eine axiale Bewegung der ersten Schaltstange 68 zu ermöglichen. Wenn die Verriegelungsstifte 75, 79 in einer Vertiefung 96, 97, 98, 99 in dem ersten Satz von Vertiefungen 86 angeordnet sind, kann sich die zweite Schaltstange 70 axial bewegen und wird der erste Satz von Vertiefungen 86 an einer Bewegung gehindert. Wenn die Verriegelungsstifte 75, 79 in einer Vertiefung 94, 95 in dem zweiten Satz von Vertiefungen 88 angeordnet sind, kann sich die erste Schaltstange 68 axial bewegen und wird die zweite Schaltstange 70 an einer Bewegung gehindert.
In 5a wurde die zweite Schaltstange 70 in eine neutrale Position bewegt und ist der erste Verriegelungsstift 75 frei, sich in den zweiten Satz von Vertiefungen 88 der zweiten Schaltstange 70 zu bewegen, wenn die zweite Schaltstange 70 in die neutrale Position bewegt wird. Die erste Schaltstange 68 wurde in die Niedrigbereichsgangposition bewegt. Wenn die erste Schaltstange 68 in die Niedrigbereichsgangposition bewegt wird, ist die dritte Vertiefung in der ersten Schaltstange 68 in Ausrichtung mit dem ersten Verriegelungsstift 75 positioniert. Zur Bewegung der zweiten Schaltstange 70 in den Vorwärtspositionsmodus wird die zweite Schaltstange 70 den ersten Verriegelungsstift 75 axial und in die dritte Vertiefung in der ersten Schaltstange 68 bewegen. Der zweite Verriegelungsstift 79 wird an einer axialen Bewegung gehindert, da der zweite Verriegelungsstift 79 nicht mit einer Vertiefung in der ersten Schaltstange 68 in Ausrichtung ist. Da jedoch die zweite Vertiefung in der zweiten Schaltstange 70 sich in die axiale Richtung der zweiten Schaltstange 70 erstreckt, ist die zweite Schaltstange 70 frei, sich in den Vorwärtspositionsmodus zu bewegen. In 5b wird das Bereichsgetriebe in die Niedrigbereichsgangposition in dem Vorwärtspositionsmodus verlagert.
Aus 5a ist ersichtlich, dass es nicht möglich ist, die zweite Schaltstange 70 in die kritische Rückwärtsposition zu bewegen. Die zweite Schaltstange 70 kann den zweiten Verriegelungsstift 79 bei einem Versuch, die zweite Schaltstange 70 in die linke Richtung in 5a zu bewegen, nicht in die axiale Richtung drücken. Somit verhindert die zweite Vertiefung 95 zusammen mit dem zweiten Verriegelungsstift 79 eine Verlagerung der zweiten Schaltstange 70 in die kritische Rückwärtsposition. Dies ist auch aus 2 ersichtlich. Wenn die zweite Kopplungsmuffe 43 axial in Rückwärtsposition verlagert würde, in der die zweite Kopplungsmuffe 43 das Ringrad 22 mit der Abtriebswelle 28 verbindet, würde die Abtriebswelle 28 in einer Stillstandposition verriegelt werden, da das Ringrad 22 mit dem Bereichsgetriebegehäuse 13 mittels der ersten Kopplungsmuffe 42 verriegelt wird. Dies würde das Getriebe 2 oder andere Komponenten in dem Antriebsstrang 15 wahrscheinlich beschädigen.
5c zeigt schematisch eine Schaltsteueranordnung 3 gemäß der Erfindung in einer neutralen Position, die dazu ausgelegt ist, die Bereichsgetriebevorrichtung 6 in eine Rückwärtsposition zu verlagern.
Der erste Verriegelungsstift 75 wird an einer axialen Bewegung gehindert, aber der zweite Verriegelungsstift 79 kann sich aufgrund der fünften Vertiefung 98 der ersten Schaltstange 68 axial bewegen. Dadurch ist es möglich, die zweite Schaltstange 70 zu bewegen, da die zweite Vertiefung 94 in der zweiten Schaltstange 70 sich in die axiale Richtung der zweiten Schaltstange 70 erstreckt, und ist es auch möglich, den zweiten Verriegelungsstift 79 in die fünfte Vertiefung 98 zu verlagern und eine axiale Bewegung der zweiten Schaltstange 70 zu ermöglichen. In 5d wird die Bereichsgetriebevorrichtung 6 in die Rückwärtsposition in dem Vorwärtspositionsmodus verlagert.
Aus 5c ist ersichtlich, dass es nicht möglich ist, die zweite Schaltstange 70 in die kritische Vorwärtsposition zu bewegen. Die zweite Schaltstange 70 kann den ersten Verriegelungsstift 75 bei einem Versuch, die zweite Schaltstange 70 in die rechte Richtung in 5c zu bewegen, nicht in die axiale Richtung drücken. Somit verhindert die erste Vertiefung 94 zusammen mit dem ersten Verriegelungsstift 75 eine Verlagerung der zweiten Schaltstange 70 in die kritische Vorwärtsposition. Dies ist auch aus 3 ersichtlich. Wenn die zweite Kopplungsmuffe 43 axial in Vorwärtsposition verlagert würde, in der die zweite Kopplungsmuffe 43 den Planetenradträger 20 mit der Abtriebswelle 28 verbindet, würde die Abtriebswelle 28 in einer Stillstandposition verriegelt werden, da der Planetenradträger 20 mittels der ersten Kopplungsmuffe 42 mit dem Bereichsgetriebegehäuse 13 verriegelt wird. Dies würde das Getriebe 2 oder andere Komponenten in dem Antriebsstrang 15 wahrscheinlich beschädigen.
5e zeigt schematisch eine Schaltsteueranordnung 3 gemäß der Erfindung in einer neutralen Position, die dazu ausgelegt ist, die Bereichsgetriebevorrichtung 6 in eine Hochbereichsgangposition zu verlagern. In der Hochbereichsgangposition sind sowohl der Vorwärtsmodus als auch der Rückwärtsmodus optional, da weder der Vorwärtsgangmodus noch der Rückwärtsgangmodus kritisch für das Getriebe 2 ist, wenn die Bereichsgetriebevorrichtung 6 in den Hochbereichsmodus geschaltet wird.
Aus 5e ist ersichtlich, dass es möglich ist, die zweite Schaltstange 70 in die Vorwärtsposition sowie auch in die Rückwärtsposition zu bewegen. Die zweite Schaltstange 70 kann den ersten Verriegelungsstift 75 beim Versuch, die zweite Schaltstange 70 in die rechte Richtung in 5e zu bewegen, in die axiale Richtung drücken und somit das Getriebe 2 in den Vorwärtsmodus schalten. Außerdem kann die zweite Schaltstange 70 den zweiten Verriegelungsstift 79 beim Versuch, die zweite Schaltstange 70 in die linke Richtung in 5e zu bewegen, in die axiale Richtung drücken und somit das Getriebe 2 in den Rückwärtsmodus schalten. Somit verhindert die erste Vertiefung zusammen mit dem ersten Verriegelungsstift 75 die Bewegung der zweiten Schaltstange 70 in die kritische Vorwärtsposition. Dies ist auch aus 4 ersichtlich. Die zweite Kopplungsmuffe 43 kann axial in die Vorwärtsposition und in die Rückwärtsposition verlagert werden, ohne das Getriebe 2 oder andere Komponenten in dem Antriebsstrang 15 zu beschädigen. Der Grund dafür besteht darin, dass die erste Kopplungsmuffe 42 nicht mit dem Bereichsgetriebegehäuse 13 verbunden ist. In 5f wurde die zweite Schaltstange 70 in den Vorwärtspositionsmodus bewegt.
6a - 6b zeigen schematisch zwei unterschiedliche Ausführungsformen eines Querschnitts durch die Linie I - I der zweiten Schaltstange 70 in 5a. Gemäß der Ausführungsform der Erfindung, die in 6a gezeigt ist, ist die zweite Vertiefung 95 der zweiten Schaltstange 70 im Wesentlichen flach und ist der Gesamtquerschnitt der zweiten Schaltstange 70 im Wesentlichen kreisförmig. Dies ermöglicht eine Bewegung der zweiten Schaltstange 70 axial, wenn der zweite Verriegelungsstift 79 in der zweiten Vertiefung 95 aufgenommen wird. Ein Querschnitt durch die erste Vertiefung 94 der zweiten Schaltstange 70 weist ähnliche Eigenschaften auf.
Gemäß der in 6b gezeigten Ausführungsform ist die zweite Vertiefung 95 der zweiten Schaltstange 70 im Wesentlichen flach und ist der Gesamtquerschnitt der zweiten Schaltstange 70 im Wesentlichen quadratförmig. Dies ermöglicht eine axiale Bewegung der zweiten Schaltstange 70, wenn der zweite Verriegelungsstift 79 in der zweiten Vertiefung 95 aufgenommen wird. Ein Querschnitt durch die erste Vertiefung 94 der zweiten Schaltstange 70 weist ähnliche Eigenschaften auf. Gemäß dieser Ausführungsform kann die zweite Schaltstange 70 jedoch auch einen anders geformten Querschnitt haben.
Außerdem kann die erste Schaltstange 68 einen Querschnitt haben, der eine Form aufweist, die ähnlich der Form der zweiten Schaltstange 70 ist.
Die vorstehend beschriebenen Komponenten und Merkmale können innerhalb des Rahmens der Erfindung zwischen den unterschiedlichen dargelegten Ausführungsformen kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6196944 [0006, 0009]
US 4120212 [0012]

Claims

Gangschaltsteueranordnung in einem Getriebe (2), das eine erste Schaltstange (68), die einen ersten und einen zweiten Endteil (72, 82) umfasst, wobei der erste Endteil (72) mit einer ersten Energieeinrichtung (66) verbunden werden kann und der zweite Endteil (82) mit einer ersten Schaltgabel (60) verbunden ist; eine zweite Schaltstange (70), die einen ersten und einen zweiten Endteil (73, 84) umfasst, wobei der erste Endteil (73) mit einer zweiten Energieeinrichtung (67) verbunden werden kann und der zweite Endteil (84) mit einer zweiten Schaltgabel (61) verbunden ist; einen ersten Satz von Vertiefungen (86), die in der ersten Schaltstange (68) angeordnet sind, einen zweiten Satz von Vertiefungen (88), die in der zweiten Schaltstange (70) angeordnet sind; und einen ersten und einen zweiten Arretierstift (75, 79), die zwischen der ersten und der zweiten Schaltstange (68, 70) angeordnet sind, wobei der erste und der zweite Arretierstift (75) zusammen mit dem ersten und dem zweiten Satz von Vertiefungen (86, 88) so angeordnet sind, dass sie eine axiale Bewegung der ersten und zweiten Schaltstange (68, 70) beschränken bzw. zulassen, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Satz von Vertiefungen (88) eine erste und eine zweite Vertiefung (94, 95) umfasst, die sich jeweils in eine axiale Richtung der zweiten Schaltstange (70) erstrecken, so dass jede der ersten und der zweiten Vertiefung (94, 95) für zwei Schaltzahnräder in dem Getriebe (2) gemeinsam vorgesehen ist.
Gangschaltsteueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Satz von Vertiefungen (86) eine dritte, vierte, fünfte und sechste Vertiefung (96, 97, 98, 99) umfasst, die jeweils einem Schaltzahnrad in dem Getriebe (2) zugeordnet sind.
Gangschaltsteueranordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vertiefung (94) so angeordnet ist, dass sie mit der dritten und vierten Vertiefung (96, 97) mittels des ersten Arretierstifts (75) zusammenwirkt und die zweite Vertiefung (95) so angeordnet ist, dass sie mittels des zweiten Arretierstifts (79) mit der fünften und sechsten Vertiefung (98, 99) zusammen wirkt.
Gangschaltsteueranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vertiefung (94) einem neutralen Schaltzahnrad und einem Rückwärtsschaltzahnrad in dem Getriebe (2) zugeordnet ist und ist die zweite Vertiefung (95) einem neutralen Schaltzahnrad und einem Vorwärtsschaltzahnrad in dem Getriebe (2) zugeordnet ist.
Gangschaltsteueranordnung einen der vorhergehenden Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass sind die dritte und die vierte Vertiefung (96, 97) einem Niedrigbereichsgang bzw. einem Hochbereichsgang zugeordnet sind und die fünfte und die sechste Vertiefung (98,99) einem Rückwärtsgang bzw. einem Hochbereichsgang zugeordnet sind.
Gangschaltsteueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Endteil (72) der ersten Schaltstange (68) mittels eines ersten Kopplungselements (69) mit der ersten Energieeinrichtung (66) verbunden werden und kann der ersten Endteil (73) der zweiten Schaltstange (70) mittels eines zweiten Kopplungselements (71) mit der zweiten Energieeinrichtung (67) verbunden werden kann.
Gangschaltsteueranordnung einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Arretierstift (75, 79) an einem Hauptgetriebegehäuse (12) angeordnet sind, das die Hauptgetriebevorrichtung (11) zumindest teilweise umgibt.
Gangschaltsteueranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Schaltgabel (60, 61) in einer Bereichsgetriebevorrichtung (6) angeordnet sind, die mit der Hauptgetriebevorrichtung (11) verbunden werden kann.
Gangschaltsteueranordnung einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Satz von Vertiefungen (86) zusammen mit dem ersten und zweiten Arretierstift (75, 79) vorgesehen ist, um zu verhindern, dass sich die erste Schaltstange (68) axial bewegt, und zu ermöglichen, dass sich die zweite Schaltstange (70) axial bewegt; und dadurch, dass der zweite Satz von Vertiefungen (88) zusammen mit dem ersten und zweiten Arretierstift (75, 79) vorgesehen ist, um zu verhindern, dass sich die zweite Schaltstange (70) axial bewegt, und zu ermöglichen, dass sich die erste Schaltstange (68) axial bewegt.
Getriebe (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (2) eine Gangschaltsteueranordnung (3) nach einem der Ansprüche 1-9 umfasst.
Fahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Getriebe (2) nach Anspruch 10 umfasst.