DE19924335A1 - Stellvorrichtung und Kraftfahrzeug mit Stellvorrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Stellvorrichtung (10) für ein Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Die Stellvorrichtung (10) weist eine Schaltwalze (12; 40, 42) auf zum Umwandeln von Drehbewegungen eines Stellantriebs (14) in Axialbewegungen von wenigstens einem Stellglied (28) des Stufengetriebes, wobei die Schaltwalze (12; 40, 42) eine Umfangsspur (16; 44, 46) aufweist, in der ein axial verschiebliches Führungselement (24; 48, 52) geführt ist, das mit dem Stellglied (28) gekoppelt ist, und wobei die Umfangsspur (16; 44, 46) wenigstens eine Schaltzacke (20, 22; 56-59) aufweist, an der das Führungselement (24; 48, 52) bei Drehbewegungen der Schaltwalze (16; 40, 42) axial verschoben wird. DOLLAR A Dabei ist wenigstens ein weiteres axial verschiebliches Führungselement (26; 50, 54) an der Umfangsspur (16; 44, 46) geführt, das mit einem weiteren Stellglied (30) gekoppelt ist, derart, daß die Schaltzacke (20, 22; 56-59) je nach Drehposition der Schaltwalze (16; 40, 42) zum axialen Bewegen von beiden Stellgliedern (28, 30) verwendbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für ein Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Schaltwalze zum Umwandeln von Drehbewegungen eines Stellantriebs in Axial­ bewegungen von wenigstens einem Stellglied des Stufengetriebes, wobei die Schaltwalze eine Umfangsspur aufweist, an der ein axial verschiebliches Führungselement geführt ist, das mit dem Stellglied gekoppelt ist, und wobei die Umfangsspur wenigstens eine Schaltzacke aufweist, an der das Führungselement bei Dreh­ bewegungen der Schaltwalze axial verschoben wird.

Eine solche Stellvorrichtung ist aus der DE 195 16 651 A1 be­ kannt.

Auf dem Gebiet der Motorräder ist es seit langem bekannt, zum Ein- und Auslegen von Gängen des Getriebes eine Schaltwalze zu verwenden, die eine Umfangsspur aufweist, in der ein axial ver­ schiebliches Führungselement geführt ist. Drehbewegungen der Schaltwalze werden durch einen Fußhebel mit zugeordneter Klink­ einrichtung eingeleitet. Schaltwalzen als Stellvorrichtungen ermöglichen generell nur ein sequentielles Schalten des Stufen­ getriebes.

Auf dem Gebiet der Vierradfahrzeuge besteht ein steigender Be­ darf nach automatischen Getrieben. Herkömmliche automatische Getriebe mit hydrodynamischem Drehmomentwandler haben jedoch in der Regel einen schlechten Wirkungsgrad. Stufengetriebe in an sich herkömmlicher Vorgelegebauweise mit zugeordneter Anfahr- und Trennkupplung sind ebenfalls in automatisierter Bauweise erhältlich.

Als Stellvorrichtung kommen dabei bislang in der Regel hydrau­ lische Vorrichtungen zum Einsatz. Die notwendigen Hydraulik­ kreisläufe machen solche automatisierten Handschaltgetriebe (ASGs) jedoch vergleichsweise teuer.

Schaltwalzen als Teil von Stellvorrichtungen für solche ASGs haben den Vorteil, daß sie auf vergleichsweise einfache Weise elektromotorisch angetrieben werden können. Der Aufwand für den Stellantrieb sinkt dadurch erheblich.

Aufgrund des höheren Komfortanspruches der Führer von Vierrad­ fahrzeugen sind in diesem Anwendungsgebiet rein sequentiell schaltende Getriebe schwer durchsetzbar. Hinzukommt, daß die Führer von handgeschalteten Vierradfahrzeugen gewohnt sind, von jedem Gang sofort in den Leerlauf schalten zu können und gege­ benenfalls Gänge überspringen zu können.

Um dennoch von der Schaltwalzen-Technologie nicht abweichen zu müssen, ist es aus der eingangs genannten DE 195 16 651 bekannt geworden, das Führungselement auch in Radialrichtung beweglich zu lagern. Hierdurch ist es möglich, das Führungselement aus seiner Umfangsnut herauszuheben und die Zwangsabfolge der se­ quentiellen Schaltung aufzuheben, so daß Gänge übersprungen werden können.

Eine solche radiale Beweglichkeit ist jedoch konstruktiv nur außerordentlich aufwendig zu erzielen.

Aus der DE 195 43 645 A1 ist eine weitere Stellvorrichtung mit einer Schaltwalze bekannt. Die Schaltnuten sind abschnittsweise verbreitert und die Schaltwalze ist insgesamt in axialer Rich­ tung verschieblich gelagert. Durch Axialverschiebungen während Schaltvorgängen ist es möglich, die Schaltelemente, die nicht zur Betätigung vorgesehen sind, in Neutralstellung zu belassen. Der konstruktive Aufwand ist ebenfalls erheblich. Aufgrund des nicht unerheblichen Gewichtes der Schaltwalze ist dieses System ferner insgesamt träge.

Aus der DE 197 13 749 A1 ist eine weitere Schaltvorrichtung für ein sequentiell betätigtes Getriebe bekannt. Die Schaltvorrich­ tung umfaßt eine Schaltschablone in Form einer Scheibe, in die rückseits, also in axialer Richtung, eine Steuernut eingearbei­ tet ist. Die Steuernut ist generell kreisförmig und weist einen Nockenabschnitt auf. In der Steuernut sind Steuerstifte ge­ führt, die über Umlenkhebel auf Schaltsteine einwirken. Das Drehen der Steuerscheibe erfolgt über ein Schaltgestänge, einen Betätigungshebel und ein Schrittschaltwerk.

Der konstruktive Aufbau dieser Schaltvorrichtung ist ebenfalls relativ komplex und benötigt viel Bauraum.

Aus der DE 196 45 791 A1 ist ferner bekannt, eine Schaltwalze aus Einzelteilen zusammenzusetzen, die jeweils spanlos durch ein Umformverfahren hergestellt sind.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Er­ findung, eine Stellvorrichtung für automatisierbares Stufenge­ triebe für ein Kraftfahrzeug anzugeben, das kompakt baut.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Stellvorrichtung dadurch gelöst, daß wenigstens ein weiteres axial verschiebli­ ches Führungselement an der Umfangsspur geführt ist, das mit einem weiteren Stellglied gekoppelt ist, derart, daß die Schaltzacke je nach Drehposition der Schaltwalze zum axialen Bewegen von beiden Stellgliedern verwendbar ist.

In Abkehr von den bisher bekannten Stellvorrichtungen mit Schaltwalzen, bei denen jedem Stellglied, also beispielsweise jeder Schaltmuffe, eine eigene Umfangsspur zugeordnet ist, ist die erfindungsgemäße Stellvorrichtung mit einer Schaltwalze ausgestattet. Diese weist eine Umfangsspur auf, in der zwei Führungselemente geführt sind, so daß diese eine Umfangsspur zwei Stellgliedern, also beispielsweise zwei separaten Schalt­ muffen zugeordnet ist.

Auf diese Weise wird insbesondere in axialer Richtung Bauraum eingespart. Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung baut daher außerordentlich kompakt.

Die Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.

Vorzugsweise ist die Umfangsspur ein Umfangsnut.

Zwar ist es auch denkbar, als Umfangsspur eine in radialer Richtung vorstehende Schiene bereitzustehen, Umfangsnuten sind jedoch in aller Regel günstiger herstellbar.

Ferner ist es bevorzugt, wenn die Stellglieder Schaltmuffen von jeweiligen Schaltkupplungen des Stufengetriebes sind.

Für den Einsatzzweck, die Schaltmuffen von Schaltkupplungen in einem Stufengetriebe zu betätigen, ist die erfindungsgemäße Stellvorrichtung besonders günstig ausgelegt.

Von besonderem Vorzug ist es, wenn die Schaltwalze nur eine einzige Umfangsspur aufweist.

Diese Maßnahme wird unabhängig davon, ob mehrere Führungsele­ mente in der Umfangsspur geführt sind, als eigene Erfindung an­ gesehen.

Denn Schaltwalzen mit nur einer einzigen Umfangsspur lassen sich kostengünstig herstellen und insbesondere günstig mit meh­ reren weiteren Schaltwalzen kombinieren, was nachstehend noch ausgeführt werden wird.

Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Schaltwalze zwei ge­ trennt voneinander hergestellte, drehfest miteinander verbunde­ ne Teile aufweist, die jeweils eine von zwei etwa radial ausge­ richteten Seitenflächen der Umfangsspur bilden.

Bei dieser Maßnahme ist es nämlich nicht notwendig, bei der ge­ nerell zylindrischen Walzenform in radialer Richtung eine spa­ nende oder spanlose Umformung vorzunehmen. Vielmehr ergibt sich die Umfangsspur dadurch, daß die zwei vorab hergestellten Teile miteinander verbunden werden.

Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die zwei Teile durch spanloses Umformen von Blechteilen hergestellt sind.

Da im Gegensatz zu der Schaltwalze der DE 196 45 791 A1, die weiter oben erwähnt wurde, es nicht notwendig ist, Radialnuten in einen Zylindermantel zu formen, läßt sich die Schaltwalze insgesamt sehr viel kostengünstiger herstellen.

Alternativ ist es ebenfalls bevorzugt, wenn die zwei Teile durch Sintern hergestellt sind. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die zwei Teile durch einen weiteren Sinterschritt miteinander verbunden sind, in Anwendung des an sich bekannten "Doppelsinterns".

Ferner ist es bevorzugt, wenn die Stellvorrichtung eine Entkop­ pelungseinrichtung aufweist, mittels der bei Drehungen der Schaltwalze einzelne Schaltzacken übersprungen werden können, derart, daß ein bei einer Drehbewegung der Schaltwalze über die Drehposition der Schaltzacke hinweggeführtes Führungselement nicht axial versetzt wird.

Durch eine solche Entkopplungseinrichtung wird die starre axia­ le Kopplung zwischen der Umfangsspur und dem Führungselement gelöst, so daß ein Überspringen von Gängen möglich ist oder ein Einlegen des Leerlaufes aus einem höheren Gang, ohne die Zwi­ schengänge einlegen zu müssen.

Besonders bevorzugt ist es zu diesem Zweck, wenn wenigstens ei­ ne der Seitenflächen der Umfangsspur gegenüber der anderen Sei­ tenfläche in axialer Richtung zumindest abschnittsweise ver­ schieblich ausgebildet ist.

Diese Maßnahme wird unabhängig davon, ob mehrere Führungsele­ mente in der Umfangsspur geführt sind, als eigene Erfindung an­ gesehen.

Der Gedanke, wenigstens einen Abschnitt einer Seitenfläche der Umfangsspur in axialer Richtung beweglich auszugestalten, er­ möglicht, daß die starre axiale Kopplung zwischen Führungsele­ ment und Umfangsspur in diesem Abschnitt aufgehoben werden kann. Daher ist es möglich, einzelne Schaltzacken zu übersprin­ gen. Da nicht die ganze Schaltwalze sondern nur ein Teil der Schaltwalze axial verschieblich ausgebildet ist, sind die be­ weglichen Massen sehr viel geringer und die Stellvorrichtung kann insgesamt sehr viel agiler zwischen axialer Kopplung und Entkopplung umzuschalten. Ferner ist eine radiale Beweglichkeit des Führungselementes nicht notwendig.

Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die aus zwei Teilen her­ gestellte Schaltwalze mit nur einer Umfangsspur so ausgebildet ist, daß die zwei Teile in axialer Richtung gegeneinander ver­ schieblich ausgebildet sind, wozu es hinreichend ist, wenn ei­ nes der Teile axial verschieblich, das andere hingegen axial unverschieblich ausgebildet ist.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist die eine Seiten­ fläche der Umfangsspur im Bereich einer Schaltzacke einen als Weiche ausgebildeten, axial verschieblichen Seitenflächenab­ schnitt auf.

Bei dieser Ausführungsform ist nur ein vergleichsweise kleines Element, nämlich ein als Weiche ausgebildeter Seitenflächenab­ schnitt axial verschieblich gegenüber dem Körper der Schaltwal­ ze ausgebildet. Daher ist die in axialer Richtung zu bewegende Masse besonders klein.

Ferner ist es bevorzugt, wenn die Entkopplungseinrichtung eine Freigabeeinrichtung aufweist, die ein Überspringen einzelner Schaltzacken nur in bestimmten Betriebszuständen freigibt.

Hierdurch wird eine sichere und koordinierte Betätigung des Stufengetriebes gewährleistet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Um­ fangsspur in Umfangsrichtung eine Mehrzahl von diskreten Dreh­ positionen auf, die gleichmäßig voneinander beabstandet sind, so daß sich zwischen zwei Drehpositionen jeweils ein konstanter Teilungsabstand ergibt.

Diese Maßnahme vereinfacht den konstruktiven Aufbau der Stell­ vorrichtung in besonderem Maße. Denn in diesem Fall ist es mög­ lich, daß die zwei in der Umfangsspur geführten Führungselemen­ te in Umfangsrichtung einen festen Abstand voneinander besit­ zen.

Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die zwei Führungselemen­ te in Umfangsrichtung um zwei Teilungsabstände voneinander be­ abstandet sind.

Auf diese Weise kann eine Schaltzacke genau zwischen den zwei Führungselementen liegen, so daß, je nach Drehrichtung der Schaltwalze, das eine oder das andere Führungselement in die Schaltzacke hineingeführt wird, um einen Stellvorgang in axia­ ler Richtung einzuleiten.

Von besonderem Vorzug ist es ferner, wenn die Stellvorrichtung wenigstens zwei Schaltwalzen aufweist.

Durch den Gedanken, zwei Schaltwalzen oder gegebenenfalls noch mehr Schaltwalzen vorzusehen, werden die gravierendsten Nach­ teile eines herkömmlichen Stufengetriebes mit Schaltwalzenbetä­ tigung überwunden. Bei einer geeigneten Anordnung der Gänge ist es möglich, auch ohne Entkoppelung der axialen Führung zumin­ dest einige Gangwechsel unter Überspringen von einem oder meh­ reren Gängen in kürzestmöglicher Zeit durchzuführen. Ferner ist es durch diese Maßnahme vergleichsweise einfach, einen Gang­ wechsel mit überschneidender Betätigung von zwei Schaltkupplun­ gen durchzuführen, also die Schaltkupplung des einzulegenden Ganges bereits zu betätigen, wenn die Schaltkupplung des auszu­ legenden Ganges noch nicht vollständig geöffnet ist. Auf diese Weise kann ein Zugkrafteinbruch während eines Schaltvorganges minimiert werden.

Zu diesem Zweck ist es besonders bevorzugt, wenn die zwei Schaltwalzen unabhängig voneinander drehbar sind. Dann nämlich ist es möglich, auf die Schaltwalzen in aktiv regelnder Form Einfluß zu nehmen, um einen Gangwechsel in überschneidender Weise durchzuführen. Die Regelung kann dabei adaptiv und auch selbstnachstellend sein, so daß Verschleiß an den Umfangsspuren der Schaltwalze ausgeglichen werden kann.

Ferner ist es bevorzugt, wenn die eine Schaltwalze wenigstens zwei aufeinanderfolgenden ungeraden oder geraden Gängen und die weitere Schaltwalze dem dazwischenliegenden geraden bzw. unge­ raden Gang zugeordnet ist.

Hierdurch ist es möglich, in etwa der gleichen Zeit entweder eine normale einfache Schaltung von einem geraden zu einem un­ geraden Gang oder eine Doppelhoch- oder Doppelrückschaltung durchzuführen.

Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die eine Schaltwalze den ungeraden Gängen und die weitere Schaltwalze den geraden Gängen zugeordnet ist (oder umgekehrt, je nach Bezeichnungsweise).

Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, sämtliche einfachen Gangwechsel (z. B. von eins nach zwei oder von drei nach vier) unter zeitlicher Überschneidung, also bei geringst möglichen Schaltnebenzeiten durchzuführen; ferner können sämtliche Dop­ pel-Hochschaltungen und Doppel-Rückschaltungen in kürzest mög­ licher Zeit durchgeführt werden.

Schließlich ist es bevorzugt, wenn die zwei Schaltwalzen koa­ xial zueinander angeordnet sind.

Bei dieser Ausführungsform ist von Vorteil, daß sich die Ent­ kopplungseinrichtung sowie die zugeordnete Freigabeeinrichtung besonders einfach realisieren lassen, insbesondere also für die Freigabe der Entkopplungseinrichtung die Drehstellung der ande­ ren Schaltwalze berücksichtigt werden kann. Auch ist es dabei vorzugsweise möglich, daß die Schaltwalzen gegeneinanderlaufen und Axialkräfte über die jeweilige andere Schaltwalze in ein Gehäuse einleiten.

Denkbar ist jedoch auch eine Anordnung, bei der die zwei Schaltwalzen auf voneinander getrennten Achsen angeordnet sind.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachste­ hend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils an­ gegebenen 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 darge­ stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer er­ sten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stell­ vorrichtung;

Fig. 2 und 3 Abwicklungen von Umfangsspuren, zur Darstellung, wie zwei an sich herkömmliche Umfangsspuren in eine Um­ fangsspur kombinierbar sind, in der zwei Führungs­ elemente geführt sind;

Fig. 4a eine den Fig. 2 und 3 entsprechende Darstellung von zwei koaxial angeordneten Schaltwalzen mit je einer einzelnen Umfangsspur, bei eingelegtem vierten Gang;

Fig. 4b eine tabellarische Darstellung, wie in zwei Schrit­ ten beliebige Gangwechsel vom vierten in den zwei­ ten, den dritten, den fünften oder den sechsten Gang erfolgen können;

Fig. 5 eine schematische Teilschnittansicht von zwei koa­ xial angeordneten Schaltwalzen mit je einer Umfangs­ spur, die jeweils aus zwei Teilen hergestellt sind, die im Blechumformverfahren geformt worden sind;

Fig. 6 eine der Ansicht der Fig. 5 entsprechende Ansicht, wobei jeweils ein vorgefertigtes Teil der zwei Schaltwalzen axial verschieblich ausgebildet ist; und

Fig. 7a bis 7e jeweils zwei Abwicklungen von zwei Schaltwalzen, bei einem Gangwechsel vom vierten Gang (Fig. 7a) in den ersten Gang (Fig. 7e), wobei eine Entkopplungsein­ richtung in einer alternativen Ausgestaltung gezeigt ist.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Stellvorrichtung insgesamt mit 10 bezeichnet.

Die Stellvorrichtung 10 umfaßt eine etwa zylindrische Schalt­ walze 12, die aus zwei vorgesinterten Einzelteilen 12-1 und 12-2 hergestellt worden ist. Die Herstellung erfolgte in einem Fertigsinterschritt, in dem die vorgesinterten Teile 12-1 und 12-2 zusammengesintert wurden.

Die Schaltwalze 12 wird von einem Elektromotor 14 angetrieben, wobei die Ansteuerung des Motors 14 so erfolgt, daß jeweils einzelne diskrete Drehpositionen erreicht werden, die in Fig. 1 bei a, b, c bzw. d schematisch gezeigt sind.

Durch die zwei Einzelteile 12-1 und 12-2 ist eine Umfangsnut 16 gebildet, die normalerweise nicht vollständig um den Walzenum­ fang herum verläuft. Die Umfangsnut 16 erstreckt sich generell entlang einer Nutlinie 18, die in einer Ebene liegt, die senk­ recht zur Drehachse ausgerichtet ist. Die Nutlinie 18 konnte jedoch auch in einer schräg hierzu liegenden Ebene angeordnet sein. In Abweichung von der Nutlinie 18 vollzieht die Umfangs­ nut 16 zwei Kurven, so daß eine in axialer Richtung nach einer Seite ausgerichtete Schaltzacke 20 und eine zu der anderen Sei­ te ausgerichtete weitere Schaltzacke 22 ausgebildet sind. Die Form bzw. der Verlauf der Schaltzacken 20, 22 ist in der vor­ liegenden Anmeldung nur schematisch dargestellt, kann sich aber je nach Anforderung bspw. an der einen Flanke steiler und der anderen Flanke flacher erstrecken.

In der Umfangsnut 16 sind zwei Führungselemente 24, 26 geführt, die in die Umfangsnut 16 greifen und jeweils axial verschieb­ lich gelagert sind. In Fig. 1 befindet sich die Schaltwalze 12 in einer Drehposition, daß das eine Führungselement 24 in der Drehposition c, das andere Führungselement 26 in der benachbar­ ten Drehposition b angeordnet ist.

Die Führungselemente 24, 26 sind mit zwei Schaltmuffen 28 bzw. 30 gekoppelt.

Die Schaltmuffen 28, 30 sind in an sich herkömmlicher Weise Be­ standteil eines Stufengetriebes in Vorgelegebauweise, das in Fig. 1 nicht näher dargestellt ist. Die Schaltmuffen dienen in einem solchen Stufengetriebe dazu, ein Losrad mit einer Welle zu verbinden, beispielsweise mittels einer Synchroneinheit oder einer Klauenkupplung. Dies gehört zum allgemeinen Fachwissen und wird daher vorliegend nicht näher erläutert.

Die Schaltmuffe 28 dient zum Einlegen des ersten und des drit­ ten Ganges des Stufengetriebes, die Schaltmuffe 30 zum Einlegen des zweiten und des vierten Ganges.

In der Darstellung der Fig. 1 befindet sich das Führungselement 26 in der Schaltzacke 20, ist also gegenüber der Nutlinie 18 nach links ausgelenkt. Das Führungselement 24 befindet sich zwischen den zwei Schaltzacken 20, 22, die Schaltmuffe 28 be­ findet sich somit in der Mittelstellung. Folglich ist in der Darstellung der Fig. 1 der zweite Gang eingelegt. Ein Weiter­ drehen in Uhrzeigerrichtung führt zum Einlegen des dritten Gan­ ges. Ein Drehen der Schaltwalze 12 gegen Uhrzeigerrichtung führt zum Einlegen des ersten Ganges.

In den Fig. 2 und 3 ist eine schematische Abwicklung einer wei­ teren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung gezeigt, die insgesamt mit 10' bezeichnet ist. In den Fig. 2 und 3 ist schematisch angedeutet, daß die Stellvorrichtung 10' zwei unabhängig voneinander drehbare Schaltwalzen 40 bzw. 42 aufweist, die in Richtungen 41 bzw. 43 drehbar ausgebildet sind. Die Fig. 2 und 3 zeigen dabei Abwicklungen der zwei Schaltwalzen 40, 42. Es ist zu erkennen, daß die Schaltwalze 40 eine einzelne Umfangsspur 44 aufweist, die Schaltwalze 42 eine einzelne Umfangsspur 46. In die Umfangsspur 44 der Schaltwalze 40 greifen zwei schematisch gezeigte Führungselemente 48, 50 ein. Das Führungselement 48 ist mit einer Schaltmuffe koppel­ bar, die zum Einlegen des ersten bzw. des fünften Ganges dient. Das Führungselement 50 dient entsprechend zum Einlegen des dritten oder des Rückwärtsganges.

Entsprechend greifen in die Umfangsspur 46 zwei Führungselemen­ te 52, 54 ein. Das Führungselement 52 dient zum Einlegen des zweiten bzw. des sechsten Ganges, das Führungselement 54 zum Einlegen des vierten Ganges.

Die Umfangsnuten 44, 46 sind entlang von Nutlinien 45 bzw. 47 angeordnet. In Abweichung hiervon weist die Umfangsnut 44 eine nach rechts ausgerichtete Schaltzacke 56 für den ersten bzw. den Rückwärtsgang und eine nach links ausgerichtete Schaltzacke 57 für den dritten bzw. den fünften Gang auf. Entsprechend weist die Umfangsnut 46 eine nach links ausgerichtete Schaltzacke 58 für den zweiten Gang und eine nach rechts ausge­ richtete Schaltzacke 59 für den vierten bzw. sechsten Gang auf.

Die Umfangsnut 44 ist in einzelne Drehpositionen A bis I unter­ teilt. Die Umfangsnut 46 ist in einzelne Drehpositionen B bis H unterteilt. Die Führungselemente 48, 50 befinden sich festste­ hend in den Drehpositionen H bzw. F. Die Führungselemente 52, 54 befinden sich feststehend in den Drehpositionen G bzw. E.

In der Darstellung der Fig. 2 und 3 befindet sich das der Stellvorrichtung 10' zugeordnete Stufengetriebe im Leerlauf. Die Schaltzacke 56 befindet sich dabei in der Drehposition G (folglich die Schaltzacke 57 in der Position C), und die Schaltzacke 58 befindet sich in der Position H (und folglich die Schaltzacke 59 in der Position D).

Obgleich die Schaltwalzen 40, 42 gleichmäßig in die Drehposi­ tionen A bis I unterteilt sind, könnten die Schaltwalzen auch unterschiedliche Teilungen aufweisen. Auch müssen die Teilungen einer einzelnen Umfangsnut nicht notwendigerweise über den Um­ fang konstant sein. Da die Führungselemente 48, 50 bzw. 52, 54 jedoch drehfest angeordnet sind, ist vorliegend eine konstante Teilung vorgesehen.

In den Fig. 2 und 3 ist ferner gezeigt, wie die Umfangsnuten 44, 46 zustande kommen.

Jeweils oberhalb der zwei Umfangsnuten 44, 46 sind zwei Schalt­ walzen 40a bzw. 42a gezeigt. Die Schaltwalze 40a weist zwei ne­ beneinander liegende Umfangsnuten 44-1 und 44-2 auf. Die Um­ fangsnut 44-1 weist zwei Schaltzacken für den ersten und den fünften Gang auf. Entsprechend ist in der Umfangsnut 44-1 nur ein einziges Führungselement 48a für den ersten bzw. fünften Gang geführt. Ferner weist die daneben liegende Umfangsnut 44-2 zwei Schaltzacken für den dritten und den Rückwärtsgang auf.

Die Umfangsnuten 44-1 und 44-2 sind unter einem leichten Ver­ satz in Umfangsrichtung um zwei Teilungen ineinander gelegt, so daß sich insgesamt die Umfangsnut 44 der Fig. 2 ergibt.

Entsprechend ist in Fig. 3 eine weitere Schaltwalze 42a mit zwei Umfangsnuten 46-1 und 46-2 gezeigt, die für den vierten bzw. den zweiten und sechsten Gang vorgesehen sind. Auch die Umfangsnuten 46-1 und 46-2 sind bei der Umfangsnut 46 beide vorhanden, wobei wiederum ein Drehversatz um zwei Teilungen vollzogen wurde.

In Fig. 4a sind die Schaltwalzen 40 bzw. 42 nochmals gezeigt. Die Darstellung der Fig. 4a unterscheidet sich von der Darstel­ lung der Fig. 2 und 3 insofern, als in Fig. 4a das Führungsele­ ment 48 für den ersten bzw. für den fünften Gang in der Drehpo­ sition D angeordnet ist und das Führungselement 50 für den dritten bzw. den Rückwärtsgang in der Drehposition B. Das Füh­ rungselement 52 für den zweiten bzw. sechsten Gang ist in der Drehposition F angeordnet, das Führungselement 54 für den vier­ ten Gang in der Drehposition D. Die Umfangsnuten 44 bzw. 46 sind jedoch identisch wie in den Fig. 2 und 3.

In der Darstellung der Fig. 4a ist der vierte Gang eingelegt. Denn die Schaltwalze 42 ist so verdreht, daß sich die Schaltzacke 59 in der Drehposition D befindet. Das Führungsele­ ment 54 ist folglich ausgelenkt und die hiermit verbundene, nicht dargestellte Schaltmuffe hat die Schaltkupplung für den vierten Gang betätigt.

Entsprechend ist die Schaltwalze 40 so verdreht, daß sich die Schaltzacke 57 für den dritten bzw. fünften Gang in der Drehpo­ sition C befindet, also zwischen den Führungselementen 58, 50.

In Fig. 4b ist gezeigt, wie innerhalb von 2 Schritten ausgehend vom vierten Gang der fünfte Gang, der dritte Gang, aber auch der sechste und der zweite Gang erreicht werden können. Unter einem Schritt wird dabei verstanden, daß die Schaltwalze 40 und/oder die Schaltwalze 42 um eine Drehposition verdreht wird.

Beispielsweise folgt ein Schalten vom vierten in den sechsten Gang, in dem ausgehend von der Darstellung der Fig. 4a zunächst die Schaltwalze 42 aus der durch einen Marker angezeigten Posi­ tion E in die Position F bewegt wird, wobei der vierte Gang ausgelegt wird. Denn in dieser Position befindet sich die Schaltzacke 59 zwischen den Führungselementen 52, 54.

Im zweiten Schritt wird die Schaltwalze 42 aus der Position F in die Position G verdreht, wobei das Führungselement 52 durch die Schaltzacke 59 axial versetzt wird, um den sechsten Gang einzulegen.

Die anderen dargestellten Gangwechsel erfolgen in entsprechen­ der Weise.

In Fig. 5 ist in schematischer Teilschnittansicht eine konkrete Ausführungsform der in den Fig. 2 bis 4 schematisch gezeigten Stellvorrichtung 10' gezeigt.

Die Stellvorrichtung 10' umfaßt die beiden, koaxial nebeneinan­ der angeordneten Schaltwalzen 40', 42', mit den entsprechenden Umfangsnuten 44', 46'.

Die Schaltwalzen 40', 42' sind an einer hohlen Achse 60 drehbar gelagert, und zwar mittels eines Gleitlagers 62 bzw. eines Gleitlagers 64.

Die Gleitlager 62, 64 sind so ausgebildet, daß sie nicht nur eine Radiallagerung an der Achse 60, sondern auch eine Axialla­ gerung gegenüber einem Gehäuse 66 erzielen. Zwischen den Schaltwalzen 40', 42' ist ein weiteres Axialgleitlager 68 ange­ ordnet, so daß Axialkräfte von den Schaltwalzen 40', 42' je­ weils entweder über ein Gleitlager 62 oder 64 direkt in das Ge­ häuse 66 oder über das Axiallager 68, die andere Schaltwalze und das entsprechende Axiallager 62 oder 64 in das Gehäuse 66 geleitet werden.

Die Schaltwalze 40' ist aus zwei vorgefertigten Teilen 70, 72 hergestellt, die jeweils in einem Blechumformverfahren herge­ stellt worden sind. Die Ausgestaltung der vorgefertigten Teile 70, 72 ist dergestalt, daß bei ihrem Zusammenfügen die Umfangs­ nut 44' entsteht, wobei die Trennfuge zwischen den beiden Tei­ len 70, 72 im Boden 78 der Umfangsnut 44' liegt. Die beiden Teile 70, 72 sind beispielsweise miteinander verschweißt, ver­ stemmt oder verschraubt und bilden etwa radial ausgerichtete Seitenflächen 74 bzw. 76 der Umfangsnut 44'.

Entsprechend weist die Schaltwalze 42' zwei vorgefertigte Teile 80, 82 auf, die drehfest miteinander verbunden sind.

Die jeweils voneinander abgewandten Teile 70 bzw. 82 sind mit jeweils einer Antriebsverzahnung 84 bzw. 86 ausgestattet, über die die Schaltwalzen 40' bzw. 42' unabhängig voneinander ange­ trieben werden können.

In der Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Stellvorrichtung 10" gezeigt. Die Stellvorrich­ tung 10" entspricht in ihrem grundlegenden Aufbau der Stell­ vorrichtung 10', die in Fig. 5 gezeigt ist. Gleiche Elemente sind in Fig. 6 jedoch mit zwei Apostrophzeichen dargestellt.

Im Unterschied zu der Stellvorrichtung 10' sind die beiden Tei­ le 70", 72" bzw. 80", 82", aus denen die Schaltwalzen 40" bzw. 42" gebildet sind, nicht fest miteinander verbunden, son­ dern axial verschieblich zueinander. Die Teile 70", 72" sind von einer Mehrzahl von Mitnahmestiften 90 durchsetzt, von denen in Fig. 6 nur einer gezeigt ist. Durch die Mitnahmestifte 90 sind die Teile 70", 72" drehfest miteinander verbunden, je­ doch axial verschieblich zueinander. Entsprechend sind die Tei­ le 80", 82" von einer Mehrzahl von Mitnahmestiften 92 durch­ setzt. Ferner sind die bei der Ausführungsform der Fig. 5 über das Axialgleitlager 68 getrennten Flankenabschnitte bei der vorliegenden Ausführungsform als Kontaktstege 94 bzw. 96 ausge­ bildet. Die Kontaktstege 94, 96 verlaufen generell parallel zu­ einander entlang von zwei Kontaktlinien 98, 100. An einigen Stellen sind die Kontaktstege 94, 96 jedoch mit Ausbuchtungen 102 bzw. 104 versehen. Wenn diese Ausbuchtungen 102, 104 nicht miteinander ausgerichtet sind, wie in der Darstellung der Fig. 6 oben, sind die Teile 72" bzw. 80" in axialer Richtung nicht beweglich. Wenn die Ausbuchtungen 102, 104 zueinander ausgerichtet sind, ist es möglich, die starre axiale Kopplung zwischen einem Führungselement und der jeweiligen Axialnut 44" bzw. 46" aufzuheben.

Mit anderen Worten kann durch eine derartige Ausgestaltung der Schaltwalzen 40", 42" erreicht werden, daß bei einem Schalt­ vorgang, bei dem Gänge übersprungen werden sollen, die Führungs­ elemente bei den dazwischen liegenden, nicht einzulegenden Gängen nicht axial versetzt werden. Durch die axiale Verschieb­ lichkeit, die durch die Ausbuchtungen 102, 104 gegeben ist, kann ein in die jeweilige Umfangsnut 44" bzw. 46" eingreifen­ des Führungselement quasi "an den Schaltzacken der dazwischen liegenden, nicht einzulegenden Gänge vorbeigeführt werden". Die somit realisierte Entkopplungseinrichtung ist in Fig. 6 gene­ rell mit 88 bezeichnet.

In Fig. 7 ist eine weitere alternative Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Stellvorrichtung 10''' gezeigt, bei der eben­ falls eine Entkopplungseinrichtung vorgesehen ist, die hier insgesamt mit 88''' bezeichnet ist.

Die Stellvorrichtung 10''' weist wiederum zwei Schaltwalzen 40''', 42''' auf, die mit entsprechenden Umfangsnuten 44''' bzw. 46''' versehen sind.

Im Unterschied zu der Ausführungsform der Fig. 4a ist eine rechte Seitenfläche der Umfangsnut 44''' im Bereich der Schaltzacke 57''' in axialer Richtung beweglich ausgebildet. Hierzu ist ein in axialer Richtung bewegliches Weichenelement 106 vorgesehen, das die zur Umfangsnut 44''' weisende Radial­ fläche, in der Darstellung der Fig. 7a die rechte Seitenfläche 76''', im Bereich der Schaltzacke 57''' ergänzt.

Die axiale Beweglichkeit des Weichenelementes 106 wird begrenzt durch ein sich zwischen den Schaltwalzen 40''', 42''' erstrek­ kendes Anschlagelement 107, das drehfest angeordnet ist. An dem der Schaltwalze 42''' zugewandten Ende weist der Anschlag 107 eine Rolle 108 auf, die an einem Kontaktsteg 109 der Schaltwal­ ze 42''' abrollt.

Der Kontaktsteg 109 ist im Bereich oberhalb der Schaltzacke 59''' mit einer Ausnehmung 110 versehen, auf die nachstehend noch eingegangen wird.

Im übrigen entspricht die Stellvorrichtung 10''' der in Fig. 4a gezeigten Stellvorrichtung 10', so daß für die Beschreibung der Fig. 7 ergänzend auf Fig. 4a Bezug genommen wird.

In Fig. 7a ist, wie auch in der Darstellung der Fig. 4a, der vierte Gang eingelegt. Dabei befindet sich der Anschlag 107, dessen Rolle 108 auf der Drehposition C angeordnet ist, also auf der gleichen Position wie das Weichenelement 106, gegenüber der Ausnehmung 110 des Kontaktsteges 109.

In den Fig. 7b bis 7e wird ein Gangwechsel in den ersten Gang gezeigt. Beim Übergang zu der Darstellung der Fig. 7b wird zu­ nächst die Umfangsnut 44''' im Bereich des Weichenelementes 106 freigegeben, indem es in axialer Richtung von der Schaltzacke 57''' zurückfährt, was dadurch möglich ist, daß die Rolle 108 in die Ausnehmung 110 hineinfährt. Dabei wird, wie es in Fig. 7b gezeigt ist, die Schaltwalze 40''' von der Position H in die Position G bewegt. Das Führungselement 50''' wird hierbei zwangsweise in der Mittellage festgehalten und bewegt das Wei­ chenelement 106. Denn die Gänge, die in Neutralstellung liegen, werden durch den eingelegten Gang in dieser Neutralstellung ar­ retiert. In Fig. 7b befindet sich das Führungselement 50''' auf der Drehposition B der Schaltzacke 57''', in der es den axialen Versatz des Weichenelementes 106 vollständig vollzogen hat.

Beim Übergang zur Darstellung der Fig. 7c wird die Schaltwalze 40''' in die Drehposition F bewegt. Das Weichenelement 106 be­ findet sich immer noch in der axial verschobene Stellung. In der Darstellung der Fig. 7d ist zu erkennen, daß nunmehr die zweite Schaltwalze 42''' von der Position E in die Position D verschoben wird. Dabei wird das Führungselement 54''' in der Umfangsnut 46''' nach links bewegt, der vierte Gang wird also ausgelegt. Gleichzeitig rollt die Rolle 108 an dem Kontaktsteg 109 ab und schiebt über den Anschlag 107 das Weichenelement 106 wieder in dessen Ausgangsposition, die bereits in Fig. 7a ge­ zeigt wurde.

Im nächsten Schritt wird die Schaltwalze 40''' von der Position F in die Drehposition E bewegt, dabei wird das Führungselement 48''' nach rechts bewegt, so daß der erste Gang eingelegt wird.

Durch nur vier Drehschritte wird somit, wie es in Fig. 7 insge­ samt gezeigt ist, ein Gangwechsel vom vierten in den ersten Gang erreicht, ohne daß zwischenzeitlich der dritte oder der zweite Gang oder sonst ein anderer Gang eingelegt wird. Der Gangwechsel kann somit außerordentlich schnell erfolgen.

Insbesondere sind keine Synchronisierungsvorgänge außer dem zum Synchronisieren des ersten Ganges erforderlich.

Claims (21)

1. Stellvorrichtung (10) für ein Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Schaltwalze (12; 40,42) zum Umwan­ deln von Drehbewegungen eines Stellantriebs (14) in Axial­ bewegungen von wenigstens einem Stellglied (28) des Stu­ fengetriebes, wobei die Schaltwalze (12; 40, 42) eine Um­ fangsspur (16; 44, 46) aufweist, an der ein axial verschieb­ liches Führungselement (24; 48, 52) geführt ist, das mit dem Stellglied (28) gekoppelt ist, und wobei die Umfangsspur (16; 44, 46) wenigstens eine Schaltzacke (20, 22; 56-59) auf­ weist, an der das Führungselement (24; 48, 52) bei Drehbewe­ gungen der Schaltwalze (16; 40, 42) axial verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiteres axial verschiebliches Führungsele­ ment (26; 50, 54) an der Umfangsspur (16; 44, 46) geführt ist, das mit einem weiteren Stellglied (30) gekoppelt ist, der­ art, daß die Schaltzacke (20, 22; 56-59) je nach Drehpositi­ on der Schaltwalze (16; 40, 42) zum axialen Bewegen von bei­ den Stellgliedern (28, 30) verwendbar ist.

2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsspur (16; 44, 46) eine Umfangsnut (16; 44, 46) ist.

3. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stellglieder (28, 30) Schaltmuffen (28, 30) von jeweiligen Schaltkupplungen des Stufengetrie­ bes sind.

4. Stellvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwalze (12; 40, 42) nur eine einzige Umfangsspur (16; 44, 46) auf­ weist.

5. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwalze (12; 40, 42) zwei ge­ trennt voneinander hergestellte, drehfest miteinander ver­ bundene Teile (12-1, 12-2; 70, 72, 80, 82) aufweist, die je­ weils eine von zwei etwa radial ausgerichteten Seitenflä­ chen (74, 76) der Umfangsspur (16; 44, 46) bilden.

6. Stellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Teile (70, 72, 80, 82) durch spanloses Umformen von Blechteilen hergestellt sind.

7. Stellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Teile (12-1, 12-2) durch Sintern hergestellt sind.

8. Stellvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Teile (12-1, 12-2) durch einen weiteren Sin­ terschritt miteinander verbunden sind.

9. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, gekenn­ zeichnet durch eine Entkopplungseinrichtung (88), mittels der bei Drehungen der Schaltwalze (40", 42"; 40''', 42''') einzelne Schaltzacken (56-59) übersprungen werden können, derart, daß ein bei einer Drehbewegung der Schaltwalze (40", 42"; 40''', 42''') über die Drehposition der Schaltzacke (56-59) hinweg geführtes Führungselement (48-­ 54) nicht axial versetzt wird.

10. Stellvorrichtung, insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Seitenflächen (76") der Umfangsspur (44", 46"; 44''', 46''') gegenüber der anderen Seitenfläche (78") in axialer Richtung zumin­ dest abschnittsweise verschieblich ausgebildet ist.

11. Stellvorrichtung nach Anspruch 5 und nach Anspruch 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die zwei Teile (70", 72", 80", 82") in axialer Richtung gegeneinander verschieblich ausgebildet sind.

12. Stellvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seitenfläche der Umfangsspur (44''') im Be­ reich einer Schaltzacke (57''') einen als Weiche (106) ausgebildeten, axial verschieblichen Seitenflächenab­ schnitt (106) aufweist.

13. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungseinrichtung (88) eine Freigabeeinrichtung (102, 104; 107-110) aufweist, die ein Überspringen einzelner Schaltzacken (57''') nur in be­ stimmten Betriebszuständen freigibt.

14. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsspur (16; 44, 46) in Umfangs­ richtung eine Mehrzahl von diskreten Drehpositionen (a-d; A-I) aufweist, die gleichmäßig voneinander beabstandet sind, so daß sich zwischen zwei Drehpositionen jeweils ein konstanter Teilungsabstand ergibt.

15. Stellvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Führungselemente (24, 26; 48, 50 bzw. 52, 54) in Umfangsrichtung um zwei Teilungsabstände voneinander beab­ standet sind.

16. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, gekenn­ zeichnet durch wenigstens zwei Schaltwalzen (40, 42).

17. Stellvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Schaltwalzen (40, 42) unabhängig voneinander drehbar sind.

18. Stellvorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die eine Schaltwalze (40) wenigstens zwei aufeinanderfolgenden ungeraden oder geraden Gängen (1, 3, 5, R) und die weitere Schaltwalze (42) dem dazwischen liegenden geraden bzw. ungeraden Gang (2, 4, 6) zugeordnet ist.

19. Stellvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Schaltwalze (40) den ungeraden Gängen (1, 3, 5, R) und die weitere Schaltwalze den geraden Gängen (2, 4, 6) zugeordnet ist.

20. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 16-19, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Schaltwalzen (40, 42) koaxial zueinander angeordnet sind.

21. Stufengetriebe für ein Kfz, gekennzeichnet durch eine Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-20.