EP3899323A1

EP3899323A1 - Betätigungsvorrichtung

Info

Publication number: EP3899323A1
Application number: EP19817948.3A
Authority: EP
Inventors: Dominik Hans
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2021-10-27
Also published as: DE102018132450A1; WO2020125846A1; KR20210102207A; CN113348316A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung (16) zum Betätigen von mindestens zwei in axialer Richtung auf einer Welle (14) nebeneinander angeordneten Losrädern (21, 22), mit mindestens zwei Schiebemuffen (23, 24). Um das Betätigen von mindestens zwei Losrädern (21, 22) zu vereinfachen, ist eine Betätigungsmuffe (17), mit der die beiden Schiebemuffen (23, 24) betätigbar sind, zwischen drei Betätigungsstellungen bewegbar, während mindestens eine der Schiebemuffen (23, 24) jeweils nur zwischen zwei Schaltstellungen bewegbar ist.

Description

Betätiqunqsvorrichtunq

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen von mindestens zwei in axialer Richtung auf einer Welle nebeneinander angeordneten Losrädern, mit mindestens zwei Schiebemuffen. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Getriebe mit einem Losradpaar.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 049 832 A1 ist ein Doppelkupp lungsgetriebe für den Frontantrieb mit zwei koaxial zueinander angeordneten Haupt wellen und zwei parallel zueinander angeordneten Vorgelegewellen bekannt, wobei der Leistungsfluss des Rückwärtsganges von einem Festrad der ersten Hauptwelle über: ein drehbar gegenüber der einen Vorgelegewelle angeordnetes Losrad verläuft, welches im Leistungsfluss eines Vorwärtsganges drehfest mit dieser einen Vorgele gewelle gekoppelt ist; zwei drehfest miteinander gekoppelte Losräder der anderen Vorgelegewelle; zwei unmittelbar benachbarte Festräder der zweiten Hauptwelle; ein Losrad und ein drehfest mit diesem gekoppeltes Abtriebsritzel der einen Vorgelege welle und; ein Differentialzahnrad verläuft, wobei die beiden drehfest miteinander ge koppelten Losräder der einen Vorgelegewelle eine Doppel-Losrad-Einheit bilden, die mittels einer axial daneben angeordneten Schaltmuffe koppelbar sind, wobei ein axial an dieser Schaltmuffe abgestütztes Teil durch das der Schaltmuffe näher stehende Losrad hindurch greift und eine Innenverzahnung zur drehfesten Kopplung der beiden Losräder miteinander aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Betätigen von mindestens zwei in axialer Richtung auf einer Welle nebeneinander angeordneten Losrädern, mit mindestens zwei Schie bemuffen, zu vereinfachen.

Die Aufgabe ist bei einer Betätigungsvorrichtung zum Betätigen von mindestens zwei in axialer Richtung auf einer Welle nebeneinander angeordneten Losrädern, mit min destens zwei Schiebemuffen, dadurch gelöst, dass eine Betätigungsmuffe, mit der die beiden Schiebemuffen betätigbar sind, zwischen drei Betätigungsstellungen bewegbar ist, während mindestens eine der Schiebemuffen jeweils nur zwischen zwei Schaltstel lungen bewegbar ist. Bei der Betätigungsmuffe kann es sich um ein zusätzliches Bau teil handeln, mit welchem die Schiebemuffen betätigt werden. Die Betätigungsmuffe kann aber auch mit einer der Schiebemuffen kombiniert sein. Die drei Betätigungsstel lungen der Betätigungsmuffe werden zum Beispiel dadurch realisiert, dass mindes tens eine der Schiebemuffen in zumindest einer axialen Richtung von der Betäti gungsmuffe entkoppelt wird. So kann ein Betätigungswegstück in axialer Richtung und damit axialer Bauraum eingespart werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Betätigungsvorrichtung ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Betätigungsmuffe mit einer der Schiebemuffen kombiniert ist. Die Betätigungsmuffe wird zum Beispiel wie eine herkömmliche Betätigungsmuffe mit ei ner Schaltgabel zur Betätigung der Schiebemuffe in axiale Bewegung versetzt. Die Schaltgabel greift zu diesem Zweck zum Beispiel radial außen an der Betätigungsmuf fe an, die mit der Schiebemuffe kombiniert ist. Radial innen ist die Betätigungsmuffe als Schiebemuffe ausgeführt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Betätigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmuffe mit mindestens einem Kopplungsmecha nismus in Wirkverbindung steht, welcher mindestens einen Schieber umfasst, der durch ein Losrad/Festrad hindurch betätigungsmäßig mit einer der Schiebemuffen verbindbar ist, um das Losrad/Festrad drehfest mit einem Festrad/Losrad zu verbin den. Je nach Ausführung ist eine der Schiebemuffen noch mit einer Drehentkopplung versehen. Je nach Bedarf kann eines der Losräder axial zwischen der Betätigungs muffe und dem Festrad angeordnet sein. Das Festrad kann aber auch axial zwischen der Betätigungsmuffe und einem der Losräder angeordnet sein.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Betätigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungsmechanismus mindestens ein Koppelelement umfasst, welches im Schieber gelagert ist und das in einer Mittelstellung der Betäti gungsmuffe zwischen der Betätigungsmuffe und einer Nabe verlagerbar ist. Das Kop pelelement ist zum Beispiel als Kugel ausgeführt. Das Koppelelement dient vorteilhaft zur Darstellung der dritten Betätigungsstellung der insgesamt drei Betätigungsstellun gen, zwischen denen die Betätigungsmuffe bewegbar ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Betätigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigungsmuffe, mit der die beiden Schiebemuffen betä tigbar sind, in axialer Richtung zwischen den beiden Losrädern angeordnet ist. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse der Welle. Bei der Welle handelt es sich zum Beispiel um eine Abtriebswelle in einem Getriebe. Die Betätigungsmuffe ist bei dem Ausführungsbeispiel in axialer Richtung vorteilhaft zwischen Laufverzahnungen der beiden Losräder angeordnet. Die Betätigungsmuffe wird zum Beispiel über eine Schaltgabel betätigt. Eine Betätigungsbewegung der Betätigungsmuffe wird vorteilhaft unter den Laufverzahnungen der Losräder oder Festräder hindurch, zum Beispiel über entsprechende Durchgriffe in den Losrädern beziehungsweise Festrädern, auf die Schiebemuffen übertragen. Die Schiebemuffen dienen zur Darstellung von klassi schen Synchronisierungen. Die Betätigung einer Synchronisierung durch ein Losrad hindurch ist zum Beispiel aus der eingangs gewürdigten deutschen Offenlegungs schrift DE 10 2004 049 832 A1 bekannt. In dieser Offenlegungsschrift wird ein Rück wärtsgang über die Kopplung zweier Losräder auf eine Abtriebswelle eines Getriebes realisiert. Die Betätigung dieser Kopplung erfolgt durch eines der Losräder hindurch. Die Schiebemuffen sind bei der bekannten Betätigungsvorrichtung fest miteinander gekoppelt. Das hat zur Folge, dass eine linke Schiebemuffe, welche die beiden Losrä der miteinander koppelt, den Betätigungsweg in beide Betätigungsrichtungen verfah ren können muss. Dadurch wird ein Querschnitt eines der Losräder in einem mittleren Bereich stark geschwächt. Bei der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung sind die Schiebemuffen im Unterschied zum bekannten Stand der Technik nicht fest mitei nander gekoppelt. Die Schiebemuffen, die auch als Schaltmuffen oder Synchronisati onsmuffen bezeichnet werden können, sind in axialer Richtung unabhängig voneinan der begrenzt verlagerbar. Daraus ergibt sich bei Vorgelegeschaltungen ein axialer Bauraumgewinn. Beim Betätigen in einer ersten Betätigungsrichtung wird zum Bei spiel eines der Losräder mit einem weiteren Losrad auf der Welle gekoppelt, gegebe nenfalls synchronisiert und dann drehfest verbunden. Beim Betätigen in einer zweiten Betätigungsrichtung wird zum Beispiel das andere Losrad mit einem Festrad auf der Welle drehfest verbunden. Zwischen den Schiebemuffen ist vorteilhaft eine Drehent kopplung vorgesehen. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Betätigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmuffe zwischen drei Betätigungsstellungen be wegbar ist, während die Schiebemuffen jeweils nur zwischen zwei Schaltstellungen bewegbar sind. Mindestens eine der Schiebemuffen ist axial außerhalb der Losräder angeordnet. Je nach Ausführung sind vorzugsweise beide Schiebemuffen axial au ßerhalb der Losräder angeordnet. Mindestens eine der Schiebemuffen ist vorteilhaft in axialer Richtung zumindest teilweise überlappend zu einem zugeordneten Losrad an geordnet. Je nach Ausführung können auch beide Schiebemuffen in axialer Richtung zumindest teilweise überlappend zu dem zugeordneten Losrad angeordnet sein. Bei den Betätigungsstellungen der Betätigungsmuffe handelt es sich vorzugsweise um ei ne Verriegelungsstellung, eine Mittel- beziehungsweise Neutralstellung und eine Kopplungsstellung. Zwischen der Mittel- beziehungsweise Neutralstellung und der Kopplungsstellung wird eine der Schiebemuffen geschaltet. Bei den Schaltstellungen der Schiebemuffen handelt es sich vorzugsweise um eine geöffnete und eine ge schlossene Schaltstellung.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Betätigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung einen Kopplungsmechanismus mit mindestens zwei den Losrädern zugeordneten Schiebern umfasst, die über die Betäti gungsmuffe betätigbar sind, um eine der Schiebemuffen zu betätigen. Das Realisieren einer drehfesten Verbindung mit den Schiebemuffen erfolgt gegebenenfalls erst nach einem vorangegangenen Synchronisiervorgang. Die Betätigungsmuffe ist in axialer Richtung vorteilhaft nicht permanent mit den Schiebern gekoppelt. So können die Schiebemuffen auf einfache Art und Weise voneinander entkoppelt werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Betätigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungsmechanismus Koppelelemente umfasst, die in einer Mittelstellung der Betätigungsmuffe jeweils zwischen den Schiebern und einer Nabe verlagerbar sind. Die Koppelelemente sind zum Beispiel als Kugeln ausgeführt. Die Koppelelemente sind zur Betätigung der Schiebemuffen vorteilhaft radial verla gerbar. In der Mittelstellung oder Neutralstellung der Betätigungsmuffe können die Koppelelemente vorteilhaft radial innere oder radial äußere Stellungen einnehmen. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Betätigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmuffe mindestens eine Koppelkontur mit einer Rampe aufweist, wobei die Nabe mindestens eine Riegelkontur mit einer Rampe auf weist. Die Rampen sind vorteilhaft in einem Winkel von etwa fünfundvierzig Grad zur Drehachse der Welle angeordnet. Durch die Rampen wird ein unerwünschtes Ver klemmen der vorzugsweise als Kugel ausgeführten Koppelelemente sicher verhindert.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Betätigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schieber und die Betätigungsmuffe in einer jeweiligen Schließrichtung wirksame Anschläge aufweisen, wobei die Koppelelemente in den Schiebern jeweils axial und in Umfangsrichtung geführt sind. Durch eine axiale Ver schiebung der Betätigungsmuffe in Schließrichtung kommen die Anschläge zwischen Schieber und Betätigungsmuffe zur Anlage und verschieben den jeweiligen Schieber. Beim Betätigen in Schließrichtung wird das Koppelelement über die Rampe an der Riegelkontur der Nabe radial nach außen gedrückt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Betätigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmuffe in axialer Richtung zwischen den Losrä dern entlang eines Leerwegs relativ zu der Nabe und den Koppelelementen bewegbar ist. In der geschlossenen Stellung hält eine Außenkontur der Nabe das Koppelelement in seiner radial äußeren Stellung. Der zugehörige Schieber ist über das Koppelele ment in axialer Richtung mit der Betätigungsmuffe gekoppelt. Beim Öffnen aus der geschlossenen Stellung wirkt die Betätigungskraft über die Rampe und das Kop pelelement auf den Schieber.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Betätigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Losräder in einer Doppellosradeinheit miteinander gekoppelt sind. Die Kopplung der beiden Losräder führt dazu, dass die miteinander gekoppelten Losräder sich mit der gleichen Drehzahl drehen.

Die oben angegebene Aufgabe ist alternativ oder zusätzlich durch ein Verfahren zum Betätigen von mindestens zwei in axialer Richtung auf einer Welle nebeneinander an geordneten Losrädern mit einer vorab beschriebenen Betätigungsvorrichtung gelöst. Beim Betätigen der Betätigungsmuffe aus ihrer Mittelstellung oder Neutralstellung entgegen der Schließrichtung wird das jeweilige Koppelelement von der Rampe der Koppelkontur der Betätigungsmuffe radial nach innen gedrückt. In einer definierten Stellung der Schiebemuffe hält die Innenkontur der Betätigungsmuffe das Koppelele ment in seiner radial inneren Stellung. Der zugehörige Schieber ist dann über das Koppelelement in axialer Richtung mit der Nabe gekoppelt.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Getriebe mit einem Losradpaar, dem eine vorab beschriebene Betätigungsvorrichtung zugeordnet ist. Bei dem Getriebe handelt es sich zum Beispiel um ein Hybridgetriebe. Zur Verkürzung der Getriebelänge des Hybridgetriebes wird vorteilhaft vorgeschlagen, dass die Synchronisierung, die das Losrad einer ersten Radebene und einer zweiten und dritten Radebene der Ab triebswelle verbindet, nicht zwischen dem ersten und dem zweiten Losrad angeordnet wird, sondern auf dem Doppellosrad. Die Betätigung der Synchronisierungen erfolgt vorteilhaft durch die Losräder der zweiten beziehungsweise dritten Radebene hin durch. Zu diesem Zweck ist die Betätigungsmuffe auf der Nabe des Doppellosrads angeordnet. In die Betätigungsmuffe greift zur Betätigung zum Beispiel eine herkömm liche Betätigungsgabel ein. Über die Betätigungsgabel wird die Betätigungsmuffe in axialer Richtung verlagert. Die Betätigungsmuffe ist gegenüber der Nabe des Doppel losrads verdrehgesichert und in axialer Richtung verlagerbar.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschie dene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

Figur 1 eine stark vereinfachte Darstellung von zwei Getrieben, wobei das in Figur 1 untere Getriebe mit einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung ausgestattet ist; die

Figuren 2 bis 4 jeweils eine schematische Darstellung der Betätigungsvorrichtung aus Figur 1 in verschiedenen Betätigungsstellungen beziehungsweise Schaltstellungen;

Figur 5 eine Abtriebswelle des Getriebes aus Figur 1 mit den darauf angeordneten Getrieberädern und der Betätigungsvorrichtung im Längsschnitt; Figur 6 eine erste Explosionsdarstellung zu Figur 5;

Figur 7 eine zweite Explosionsdarstellung zu Figur 5;

Figur 8 eine schematische Darstellung einer Betätigungsvorrichtung, bei der eine Be tätigungsmuffe mit einer Schiebemuffe kombiniert ist;

Figur 9 die Betätigungsvorrichtung aus Figur 8, wobei die Betätigungsmuffe nach links verlagert ist, um über einen Schieber und einen Stößel eine in Figur 8 links angeord nete Schiebemuffe zu betätigen; und

Figur 10 die Betätigungsvorrichtung aus Figur 7, wobei die mit der Schiebemuffe kombinierte Betätigungsmuffe rechts betätigt ist.

In Figur 1 sind zwei Getriebe 1 ; 1 1 mit fünf Radebenen I bis V übereinander darge stellt. Das Getriebe 1 umfasst zwei Getriebeeingangswellen 2, 3 und eine Abtriebswel le 4. Das Getriebe 1 1 umfasst zwei Getriebeeingangswellen 12, 13 und eine Ab triebswelle 14.

Auf der Abtriebswelle 14 sind zwei Losräder 21 , 22 der Radebenen II und III in einer Doppellosradeinheit 15 miteinander gekoppelt. Der Doppellosradeinheit 15 ist eine Betätigungsvorrichtung 16 mit einer Betätigungsmuffe 17 zugeordnet. Die Betäti gungsmuffe 17 ist über einen Kopplungsmechanismus 18, der Schieber 19, 20 um fasst, mit Schiebemuffen 23, 24 koppelbar. Die Schiebemuffe 23 dient dazu, das Los rad 27 drehfest mit der Abtriebswelle 14 zu verbinden beziehungsweise zu synchroni sieren. Die Schiebemuffe 24 dient dazu, die Doppellosradeinheit 15 mit dem Festrad 8 beziehungsweise der Abtriebswelle 14 drehfest zu verbinden.

Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wurde die Betätigungsmuffe 17 der Schaltung des Losrads 27 in Radebene I und des Doppellosrads 15 des Getriebes 1 von dem Zwischenraum der Radebenen I und II in den Zwischenraum der Radebenen II und III des Getriebes 1 1 verlegt, wie man in Figur 1 sieht. Dadurch ergibt sich ein durch Pfeile 28, 29 angedeuteter Bauraumgewinn von nahezu der Breite einer Syn- chronisierung. Die Betätigung der jeweiligen Synchronisierungen/Losradkupplungen erfolgt bei dem Getriebe 1 1 durch die Losräder 21 , 22 hindurch.

In Figur 1 ist des Weiteren angedeutet, dass der Schiebemuffe 23 ein Schiebemuffen träger 25 und ein Kupplungskörper 26 zugeordnet ist. Der Schiebemuffenträger 25 ist radial innerhalb der Schiebemuffe 23 angeordnet. Der Kupplungskörper 26 ist drehfest mit dem Losrad 27 verbunden.

Die Betätigungsmuffe 17 der Betätigungsvorrichtung 16 kann drei Betätigungsstellun gen einnehmen, die in den Figuren 2 bis 4 veranschaulicht sind. Die Schiebemuffen 23, 24 der Betätigungsvorrichtung 16 können jeweils nur zwei Schaltstellungen ein nehmen. Zwischen der Schiebemuffe 23 und der Betätigungsmuffe 17 wirkt der Schieber 19. Zwischen der Schiebemuffe 24 und der Betätigungsmuffe 17 wirkt der Schieber 20.

Vorteilhaft sind den Schiebemuffen 23, 24 zur Kopplung mit der Betätigungsmuffe 17 jeweils mehrere Schieber 19; 20 zugeordnet. Die Betätigungsmuffe 17 ist in axialer Richtung vorteilhaft nicht permanent mit den Schiebern 19, 20 gekoppelt.

In den Figuren 2 bis 4 ist die Funktionsweise der Betätigungsvorrichtung 16 am Bei spiel des Schiebers 19, der zum Synchronisieren des in Figur 1 linken Losrads 21 der Doppellosradeinheit 15 mit dem Losrad 27 dient, schematisch dargestellt.

In den Figuren 2 bis 4 ist die Abtriebswelle (14 in Figur 1 ) nur durch ihre Drehachse 31 angedeutet. Der Kopplungsmechanismus 18 der Betätigungsvorrichtung 16 umfasst ein Koppelelement 32, das als Kugel ausgeführt ist. Das Koppelelement 32 ist zwi schen der Betätigungsmuffe 17 und einer Nabe 33 auf der Abtriebswelle angeordnet. Der Schieber 19 weist zur Führung des Koppelelements 32 zwei in axialer Richtung voneinander beabstandete Führungsflächen 40, 41 auf.

In den Figuren 2 bis 4 ist veranschaulicht, dass die Betätigungsmuffe 17 der Betäti gungsvorrichtung 16 drei Betätigungsstellungen einnehmen kann. Im Unterschied da zu kann der Schieber 19, der über eine Nut 30 in axialer Richtung mit der Schiebemuf fe (23 in Figur 1 ) gekoppelt ist, nur zwei Schaltstellungen einnehmen. Die Betätigungsmuffe 17 ist gegenüber der Nabe 33 des Doppellosrads verdrehgesi chert und in axialer Richtung zwischen ihren drei Betätigungsstellungen axial verla gerbar, wie man in den Figuren2 bis 4 sieht. In Figur 2 nimmt die Betätigungsmuffe 17 ihre linke Betätigungsstellung ein. In Figur 3 nimmt die Betätigungsmuffe 17 ihre mitt lere Betätigungsstellung ein. In Figur 4 nimmt die Betätigungsmuffe 17 ihre rechte Be tätigungsstellung ein.

Wie in den Figuren 3 und 2 angedeutet ist, wird der Schieber 19 bei einer Betätigung in einer Schließrichtung axial nach links verlagert. In einer ersten Betätigungsphase wirkt dabei eine Rampe 35 einer Riegelkontur 34 der Nabe 33 auf das Koppelelement 32 und schiebt dieses radial nach außen. Der radial äußere Bereich des Koppelele ments 32 taucht dabei in eine Ausnehmung einer Koppelkontur 36 der Betätigungs muffe 17 und stellt so eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Schieber 19 und der Betätigungsmuffe 17 her. In einer zweiten Betätigungsphase hält dann ein radial äußerer Bereich der Nabe 33 das Koppelelement 32 in dieser radial äußeren Position.

Beim Öffnen wird die Wirkrichtung der Betätigungskraft auf die Betätigungsmuffe 17 umgedreht. Dadurch kann die Kraft nicht mehr über Anschläge 38, 39 an der Betäti gungsmuffe 17 und an dem Schieber 19 übertragen werden. Beim Öffnen der Betäti gungsvorrichtung 16, also von Figur 2 nach Figur 3, kommt eine Rampe 37 einer Koppelkontur 36 der Betätigungsmuffe 17 in Anlage mit dem Koppelelement 32, wel ches wiederum die Betätigungskraft auf den Schieber 19 überträgt und den Kopp lungsmechanismus 18 öffnet, wie man in Figur 3 sieht.

In der in Figur 3 dargestellten mittleren Stellung der Betätigungsmuffe 17 befindet sich das Koppelelement 32 über der Ausnehmung der Riegelkontur 34. Das Koppelele ment 32 wird nicht mehr in der radial äußeren Position gehalten und kann sich radial nach innen verschieben, wie man in Figur 3 sieht. In dieser mittleren Stellung der Be tätigungsmuffe 17 befindet sich der Schieber 19 in seiner rechten Stellung und kann aufgrund eines in den Figuren 2 bis 4 nicht sichtbaren Anschlags nicht weiter nach rechts verfahren.

Wird die Betätigungsmuffe 17 aus ihrer in Figur 3 dargestellten Mittelstellung weiter nach rechts verfahren, so wird das Koppelelement 32 über die Rampe 37 der Koppel- kontur 36 radial nach innen verlagert. Das Koppelelement 32 kommt dabei mit seinem radial inneren Bereich in der Ausnehmung der Riegelkontur 34 in der Nabe 33 zum Liegen und verriegelt dadurch den Schieber 19 mit der Nabe 33, wie es sich aus einer Zusammenschau der Figuren 3 und 4 ergibt. In der in Figur 4 dargestellten rechten Endstellung der Betätigungsmuffe 17 hält ein innerer Bereich der Koppelkontur 36 das Koppelelement 32 in seiner radial inneren Position.

Alternativ zu der in den Figuren 2 bis 4 gezeigten Ausführung des Kopplungsmecha nismus 18 könnte die Bewegungsrichtung des Koppelelements auch in Umfangsrich tung oder eine Kombination aus Umfangsrichtung und radialer Richtung, also schräg, sein. Das Koppelelement 32 kann auch eine andere Gestalt aufweisen, zum Beispiel die eines Zylinders. Das Koppelelement 32 muss nicht unbedingt radial geführt sein, es könnte auch gelenkig am Schieber 19 angebunden sein und eine Schwenkbewe gung ausführen.

In den Figuren 5 bis 7 ist die Abtriebswelle 14 mit den zugeordneten Getriebekompo nenten des Getriebes 1 1 aus Figur 1 detailliert in verschiedenen Ansichten dargestellt. An dem in den Figuren 5 bis 7 linken Ende der Abtriebswelle 14 ist ein Abtriebszahn rad 50 befestigt. Zur Ankopplung des Losrads 27 der ersten Radebene (I in Figur 1 ) beziehungsweise zur Ankopplung der Doppellosradeinheit (15 in Figur 1 ) mit den Los rädern 21 , 22 der Radebenen (II und III in Figur 1 ) an die Abtriebswelle 14 sind jeweils eine separate Losradkopplung 51 , 52 vorhanden.

Die Losradkopplungen 51 , 52 umfassen separate Synchronisierungs- und Kopplungs einrichtungen. Diese Synchronisier- und Kopplungseinrichtungen sind axial außerhalb des Doppellosrads (15 in Figurl ) angeordnet. Die in Figur 5 linke Losradkopplung 51 beziehungsweise Synchronisier- und Kopplungseinrichtung koppelt das Losrad 27 der Radebene I über die Schiebemuffe 23 und den Schiebemuffenträger 20 mit der Ab triebswelle 14. Die rechte Losradkopplung 52 beziehungsweise Synchronisier- und Kopplungseinrichtung koppelt die Doppellosradeinheit 15 der Radebene II und III über die Schiebemuffe 24 und das Festrad 8 der Radebene IV mit der Abtriebswelle 14.

Die Synchronisier- und Kopplungseinrichtungen 51 , 52 können zwei Schaltstellungen einnehmen, eine geöffnete und eine geschlossene Schaltstellung. Die Abtriebswelle 14 ist durch ein Loslager 53 und ein Festlager 54 in einem (nicht dargestellten) Gehäuse des Getriebes gelagert. Der Schiebemuffenträger 25 ist über eine Steckverzahnung 55 drehfest mit der Abtriebswelle 14 verbunden. Die Losrad kopplung 51 umfasst einen Synchronring 56. Ein Gleitring 57 greift in die Nut 30 am in Figur 5 linken Ende des Schiebers 19. Der Gleitring 57 dient zur Darstellung einer Drehentkopplung in Umfangsrichtung, während sich die Drehzahl des Doppellosrads 15 von der Abtriebswelle 14 unterscheidet. Der Gleitring 57 ist radial außen teilweise mit der Schiebemuffe 23 verbunden.

Radial innerhalb des Doppellosrads 15 sind zwei Hülsen 69, 71 angeordnet. In axialer Richtung ist zwischen den Hülsen 69, 71 ein Anlaufring 58 angeordnet. Die Losräder 21 , 22 des Doppellosrads 15 sind in axialer Richtung über Axiallager 67, 68 relativ zu dem Anlaufring 58 gelagert.

Die in Figur 5 rechte Losradkopplung 52 umfasst eine Kupplungseinrichtung mit einem Kupplungskörper 59. Der Kupplungskörper 59 wirkt mit einem Synchronring 64 zu sammen. Radial innerhalb des Schiebers 20 ist ein Federelement 65 angeordnet. Ein weiteres Federelement 66 ist radial innerhalb des Synchronrings 56 angeordnet. Dem Schieber 20 ist radial innerhalb der Betätigungsmuffe 17 ein Koppelelement 70 zuge ordnet, das als Kugel ausgeführt ist.

Die Festräder 8, 9 sind über Steckverzahnungen 61 , 62 drehfest mit der Abtriebswelle 14 verbunden. Eine Steckverzahnung 73 der Abtriebswelle 14 dient zur drehfesten Verbindung mit der Steckverzahnung 55 des Schiebemuffenträgers 25. Eine Steck verzahnung 74 der Abtriebswelle 14 dient zur drehfesten Verbindung mit den Steck verzahnungen 61 , 62 der Festräder 8, 9.

Zur Übertragung der Betätigungsbewegung sind zwischen der Betätigungsmuffe 17 und den Schiebemuffen die Schieber 19, 20 angeordnet. In Figur 7 sind weitere Schieber 75, 76 angedeutet. Die Schieber 19, 20, 75, 76 sind in axialer Richtung formschlüssig mit der jeweiligen Schiebemuffe 23, 24 verbunden.

In dem in den Figuren 5 bis 7 linken Losradkopplungssystem 51 sind die Schieber 19, 76 über den Gleitring 57 und die Nut 30 im Schieber 19 von der Schiebemuffe 23 drehentkoppelt. Im rechten Losradkopplungssystem 52 dreht die Schiebemuffe 24 synchron mit dem Doppellosrad 15. Daher entfällt hier die Drehentkopplung. Die Schieber 20 und 75 können in dem Fall auch stoffschlüssig mit der Schiebemuffe 24 verbunden sein beziehungsweise einstückig mit der Schiebemuffe 24 sein.

Die Betätigungsmuffe 17 ist nicht permanent mit den Schiebern 19, 20 verbunden. Bei der Betätigung wird der jeweilige Schieber 19, 20 über den Kopplungsmechanismus oder Kopplungsmechanismus 18 an die Betätigungsmuffe 17 der Betätigungsvorrich tung 16 angekoppelt. Bei einer Betätigung der Betätigungsmuffe 17 in Schließrichtung wirken zwischen der Betätigungsmuffe 17 und den Schiebern 19, 20 Anschläge (38,

39 in den Figuren 2 bis 4), die in den Figuren 5 bis 7 mit 79, 81 , 82, 87, 89 bezeichnet sind. Dadurch verlagert sich die Betätigungsmuffe 17 mit den Schiebern 19, 20, 75, 76 in axialer Richtung.

In Figur 7 ist mit 78 ein Sicherungsring bezeichnet. Mit 81 und 82 sind Anschläge an dem Schieber 76 bezeichnet. Mit 84 ist ein Führungsring bezeichnet. Mit 85 ist eine Führungsflanke an dem Führungsring 84 bezeichnet. Mit 86 ist in Figur 7 ein Durch griff in dem Losrad 21 für den Schieber 19 bezeichnet. Mit 87 sind Anschläge der Be tätigungsmuffe 17 bezeichnet. Mit 88, 89 sind Riegelkonturen in der Nabe 33 bezeich net. Mit 90 ist ein Anschlag der Betätigungsmuffe 17 bezeichnet. Mit 91 ist ein Durch griff in dem Losrad 22 für den Schieber 20 bezeichnet. Mit 92 sind in Figur 7 Schrau ben bezeichnet, die zur Losradkopplung der Losräder 21 , 22 dienen.

Der Kopplungsmechanismus 18 besteht jeweils aus einem Koppelelement 32, 70, hier in Form einer Kugel, aus Riegelkonturen 34, 88, 89 beziehungsweise Koppelkonturen 36 in der Nabe 33 und Betätigungsmuffe 17, sowie aus der Führungsgeometrie für das Koppelelement 32, 70 im Schieber 19, 20. Das Koppelelement ist in der Füh rungsgeometrie im Schieber 19, 20 aufgenommen.

Die Führungsgeometrie im Schieber 19, 20; 75, 76 ist so ausgebildet, dass das Kopp lungselement 32, 70 in axialer und in Umfangsrichtung eng geführt ist, sich aber in ra dialer Richtung leichtgängig bewegen lässt. Für ein kugelförmiges Kopplungselement 32, 70 ist die Führungsgeometrie eine Bohrung. Die radiale Erstreckung des Kopp lungselements 32, 70 ist größer als die radiale Dicke des Schiebers 19, 20; 75,76. Die Koppelkontur 36, wie auch die Riegelkontur 34 in der Betätigungsmuffe 17 bezie hungsweise der Nabe 33, werden von einer Ausnehmung in der Betätigungsmuffe 17, beziehungsweise der Nabe 33 gebildet. Die Ausnehmung ist so groß, dass das Kop pelelement 32, 70 teilweise darin aufgenommen werden kann, und zwar genau so weit, dass auf der der jeweiligen Kontur 34, 36 abgewandten Seite des Schiebers 19, 20; 75, 76 das Kopplungselement 32, 70 nicht über den Schieber 19, 20; 75, 76 her ausragt.

Die der jeweiligen Synchronisier-/Kopplungseinrichtung 51 , 52 zugewandten Seite der Koppel- beziehungsweise Riegelkontur 34, 36 weist eine rampenartige Schräge auf. Der technisch sinnvolle Bereich des Rampenwinkels liegt zwischen dreißig Grad und siebzig Grad, und idealer Weise bei circa fünfzig Grad bis fünfundfünfzig Grad, ge messen zur Drehachse 31 der Welle 14.

In den Figuren 8 bis 10 ist eine Betätigungsvorrichtung 1 16 schematisch dargestellt. Bei der Betätigungsvorrichtung 1 16 ist eine Betätigungsmuffe 1 17 mit einer Schie bemuffe 124 kombiniert, genauer gesagt in einem Bauteil zusammengefasst. Die mit der Schiebemuffe 124 kombinierte Betätigungsmuffe 1 17 dient zum Herstellen einer drehfesten Verbindung zwischen einer Abtriebswelle 1 14 und einem in den Figuren 8 und 10 rechts angeordneten Losrad 122 mit Hilfe einer Nabe 133.

Die Abtriebswelle 1 14 ist zusammen mit der Nabe 133 um eine Drehachse 131 dreh bar. Eine in den Figuren 8 bis 10 links angeordnete Schiebemuffe 123 dient zum Her stellen einer drehfesten Verbindung zwischen einem in den Figuren 8 bis 10 links an geordneten Festrad 1 15 und einem in axialer Richtung zwischen dem Festrad 1 15 und der Betätigungsmuffe 1 17 angeordneten Losrad 121 .

Die mit der Schiebemuffe 124 kombinierte Betätigungsmuffe 1 17 der Betätigungsvor richtung 1 16 ist über einen Kopplungsmechanismus 1 18 mit der Schiebemuffe 123 gekoppelt. Der Kopplungsmechanismus 1 18 ist so ausgeführt, dass die Betätigungs muffe 1 17 in axialer Richtung zwischen drei Betätigungsstellungen bewegbar ist, die in den Figuren 8 bis 10 dargestellt sind. In Figur 8 nimmt die Betätigungsmuffe 1 17 ih re Mittelstellung ein. In Figur 9 ist die Betätigungsmuffe 1 17, zum Beispiel mit Hilfe ei- ner nicht dargestellten Schaltgabel, nach links betätigt. In Figur 10 ist die Betäti gungsmuffe 1 17 nach rechts betätigt.

Bei der in Figur 10 dargestellten Betätigung nach rechts übernimmt die Betätigungs muffe 1 17 die Funktion der Schiebemuffe 124. Der Kopplungsmechanismus 1 18 um fasst ein als Kugel ausgeführtes Kopplungselement 132, über welches die Betäti gungsmuffe 1 17 den Schieber 1 19 mit der Nabe 133 koppelt.

In der in Figur 8 dargestellten Mittelstellung der Betätigungsmuffe 1 17 sind die Losrä der 121 und 122 beide entkoppelt, also nicht drehfest mit der Abtriebswelle 1 14 oder dem Festrad 1 15 verbunden. Die Losräder 121 , 122 sind im unbetätigten Zustand mit Hilfe nicht bezeichneter Lagerungen um die Drehachse 131 relativ zu der Abtriebswel le 1 14 drehbar.

Bei der in Figur 9 dargestellten Betätigung nach links wird die Schiebemuffe 123 über einen Schieber 1 19 und einen Stößel 120 nach links bewegt, um das Losrad 121 mit dem Festrad 1 15 zu koppeln, das heißt, zu synchronisieren und drehfest zu verbin den. Der Schieber 1 19 kann ringförmig ausgeführt sein und ist in den Figuren 8 bis 10 rechts vom Losrad 121 angeordnet. Der Stößel 120 ist zum Beispiel stabförmig aus geführt und greift durch eine entsprechende Ausnehmung in dem Losrad 121 hin durch.

Weil sich die Nabe 133 und das Festrad 1 15 vor dem Synchronisieren mit einer ande ren Drehzahl drehen als das Losrad 121 ist vorteilhaft eine Drehentkopplung 125 vor gesehen. Die Schiebemuffe 123 und die Drehentkopplung sind zum Beispiel ringför mig ausgeführt. Das Festrad 1 15 und das linke Losrad 121 können auch vertauscht werden. Dann kann die Drehentkopplung 125 entfallen. Darüber hinaus können dann der Stößel 120 und der Schieber 1 19 in einem Bauteil zusammengefasst werden. Bezuqszeichenliste

Getriebe

Getriebeeingangswelle

Abtriebswelle

Festrad

Getriebe

Getriebewelle

Welle, insbesondere Abtriebswelle

Doppellosradeinheit

Betätigungsvorrichtung

Betätigungsmuffe

Kopplungsmechanismus

Schieber

Losrad

Schiebemuffe

Schiebemuffenträger

Kupplungskörper

Losrad

Pfeil

Nut

1 Drehachse

Koppelelement bzw. Kopplungselement

Nabe

Riegelkontur Rampe

Koppelkontur Rampe

Anschlag

Führungsfläche Führungsfläche Abtriebszahnrad Losradkopplung Losradkopplung Loslager

Festlager Steckverzahnung Synchronring Gleitring

Anlaufring Kupplungskörper Steckverzahnung Steckverzahnung Synchronring Federelement Federelement Axiallager Axiallager Hülse

Koppelelement Hülse

Steckverzahnung Steckverzahnung Schieber Schieber Nut

Synchronring Anschlag Anschlag Anschlag

Führungsring

Führungsflanke

Durchgriff

Anschlag

Riegelkontur

Anschlag

Durchgriff

Schrauben

Abtriebswelle

Festrad

Betätigungsvorrichtung Betätigungsmuffe Kopplungsmechanismus Schieber

Stößel

1 Losrad

Losrad

Schiebemuffe

5 Drehentkopplung1 Drehachse

Kopplungselement3 Nabe

Claims

Patentansprüche

1. Betätigungsvorrichtung (16; 116) zum Betätigen von mindestens zwei in axialer Richtung auf einer Welle (14; 114) nebeneinander angeordneten Losrädern

(21 ,22; 121 , 122), mit mindestens zwei Schiebemuffen (23,24; 123, 124), dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigungsmuffe (17; 117), mit der die beiden Schiebemuffen (23,24; 123; 124) betätigbar sind, zwischen drei Betätigungsstel lungen bewegbar ist, während mindestens eine der Schiebemuffen

(23,24; 123, 124) jeweils nur zwischen zwei Schaltstellungen bewegbar ist.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmuffe (1 17) mit einer der Schiebemuffen (124) kombiniert ist.

3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmuffe (17; 117) mit mindestens einem Kopplungsmechanismus (18; 118) in Wirkverbindung steht, welcher mindestens einen Schieber

(19,20; 119) umfasst, der durch ein Losrad (21 ;121 )/Festrad (17) hindurch betä tigungsmäßig mit einer der Schiebemuffen (23,24; 123) verbindbar ist, um das Losrad (21 ;121 )/Festrad (17) drehfest mit einem Festrad (115)/Losrad (22;27) zu verbinden.

4. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungsmechanismus (18; 118) mindestens ein Koppelelement (32;70;132) umfasst, welches im Schieber (19; 119) gelagert ist und das in einer Mittelstel lung (Figur 3) der Betätigungsmuffe (17; 117) zwischen der Betätigungsmuffe (17; 117) und einer Nabe (32; 132) verlagerbar ist.

5. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigungsmuffe (17) mit der die beiden Schiebe muffen (23,24) betätigbar sind, in axialer Richtung zwischen den beiden Losrä dern (21 ,22) angeordnet ist.

6. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmuffe (17) zwischen drei Betätigungsstellungen (Fig. 2-4) beweg bar ist, während die Schiebemuffen (23,24) jeweils nur zwischen zwei Schalt stellungen (Fig. 2,3) bewegbar sind. 7. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (16) einen Kopplungsmecha nismus (18) mit mindestens zwei den Losrädern (21 ,22) zugeordneten Schie bern (19,20;76) umfasst, die über die Betätigungsmuffe (17) betätigbar sind, um eine der Schiebemuffen (23,24) zu betätigen.

8. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmuffe (17) mindestens eine Koppelkontur (36) mit einer Rampe (37) aufweist, wobei die Nabe (33) mindestens eine Rie gelkontur (34) mit einer Rampe (35) aufweist.

9. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieber (19,20;76) und die Betätigungsmuffe (17) in einer jeweiligen Schließ richtung wirksame Anschläge (39,38) aufweisen, wobei die Koppelelemente (32,70) in den Schiebern (19, 20;76) jeweils axial und in Umfangsrichtung ge führt sind.

10. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, dass die Betätigungsmuffe (17) in axialer Richtung zwischen den Los rädern (21 ,22) entlang eines Leerwegs (zwischen den Figuren 3 und 4) relativ zu der Nabe (33) und den Koppelelementen (32,70) bewegbar ist.

11. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Losräder (21 ,22) in einer Doppellosradeinheit

(15) miteinander gekoppelt sind.

12. Verfahren zum Betätigen von mindestens zwei in axialer Richtung auf einer Welle (14) nebeneinander angeordneten Losrädern (21 ,22) mit einer Betäti gungsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

13. Getriebe (11 ) mit einem Losradpaar (21 ,22), dem eine Betätigungsvorrichtung

(16) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zugeordnet ist.