WO2005059410A1 - Schaltwalze mit axial zur schaltwalzenachse beweglicher einlegenutflanke und schaltverfahren - Google Patents

Schaltwalze mit axial zur schaltwalzenachse beweglicher einlegenutflanke und schaltverfahren Download PDF

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WO2005059410A1
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shift drum
shift
gear
track
restoring force
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PCT/EP2004/013400
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Stefan Kapp
Stephan Bungart
Reinhard Schaarschmidt
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Getrag Getriebe- Und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer Gmbh & Cie Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/08—Multiple final output mechanisms being moved by a single common final actuating mechanism
    • F16H63/16—Multiple final output mechanisms being moved by a single common final actuating mechanism the final output mechanisms being successively actuated by progressive movement of the final actuating mechanism
    • F16H63/18—Multiple final output mechanisms being moved by a single common final actuating mechanism the final output mechanisms being successively actuated by progressive movement of the final actuating mechanism the final actuating mechanism comprising cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
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    • F16H2063/3089—Spring assisted shift, e.g. springs for accumulating energy of shift movement and release it when clutch teeth are aligned
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/19219—Interchangeably locked
    • Y10T74/19251—Control mechanism
    • Y10T74/19279—Cam operated

Definitions

  • Shift drum with axially movable to the shift drum axis
  • the present invention relates to a method for prestressing a gear to be disengaged in a multi-stage transmission of a motor vehicle and a shift drum for a multi-stage transmission for a motor vehicle with at least one circumferential track, in particular a circumferential groove, in which at least one axially displaceable track follower can engage, the circumferential track having flanks which the track follower is led.
  • the present invention relates to a shift drum-controlled step transmission for motor vehicles and a method for prestressing a gear of a step transmission to be disengaged.
  • Such a shift drum and such a method are known from DE 199 24 335 AI.
  • One concept is a combination of planetary powershift transmissions and a hydrodynamic converter. Due to the hydrodynamic converter in particular, the efficiency of such transmissions is not particularly favorable.
  • the second concept which has become more and more popular recently, is based on an arrangement of a conventional manual transmission and one conventional starting and separating clutch in the form of a friction clutch. Instead of the driver actuating these elements by means of the clutch pedal and shift lever, corresponding actuators are provided which are controlled in a coordinated manner as a function of a superordinate shift strategy in order to change gears.
  • gear change itself is brought about, for example, by means of one or more shift drums.
  • shift drums are suitable for sequential actuation of manual transmissions.
  • the shift drums are driven by means of an actuator, such as a motor, in particular an electric motor.
  • a pin-shaped slot follower which is also referred to as a switching pin, is guided in at least one guide or control groove of the rotatable shift drum.
  • the shift pin is axially displaceable with respect to the axis of rotation of the shift drum and is connected to an actuator (shift fork, synchronization unit, shift sleeves and the like) of the associated transmission. If a gear is now to be shifted, which is coupled to the pin, the shift drum and thus also the control groove is rotated with the help of the electric motor.
  • the tax groove has curved areas, which are also called switching teeth or cams, on the basis of which the switching pin is axially displaced. In these curved areas, the control groove, which is normally straight in the circumferential direction, is offset in the axial direction.
  • a single shift pin can possibly also be assigned to several gears, namely in such a way that an axial shift of the shift pin from a neutral position in a first axial direction engages one gear and an axial shift of the pin from the neutral position in the opposite axial direction engages another gear.
  • the groove width should be at least equal to the pin width plus the switching width, so that the shifting spike or a plurality of shifting spikes can be activated or deactivated by axially displacing the shift drum by a distance corresponding to the shifting width.
  • the groove follower (switching pin) is not guided in the axial direction of the control groove, at least in some areas.
  • DE 101 28 854 AI proposes a so-called bypass control groove, in which the switching pin can be guided past the switching prong without the switching pin being adjusted in the axial direction.
  • the control groove is simply continued in a straight line, the control point representing a branch in relation to the straight-line control groove.
  • a switch is provided to influence the path that the switching pin has to take.
  • the switch is a guide part displaceable in the axial direction. In a first axial position, the switch points a switching pin into the track of the switching tooth. In a second axial position, different from the first switching position, the switch guides the switching pin into the bypass track in order to be able to jump over a gear assigned to the switch in a sequential switching sequence.
  • the axial displaceability of the switch thus serves to skip gears in a sequential order.
  • DE 195 43 645 AI the shift drum itself is axially displaced to skip gears in a sequential order.
  • the step transmission transmits the power of an engine of a motor vehicle from a transmission input shaft to a transmission output shaft.
  • the step transmission is designed in a manner known per se as countershaft transmission and has a countershaft.
  • the transmission includes a plurality of gear sets. Between the wheel sets, a clutch designed with a synchronization device is arranged on the transmission output shaft for the positive engagement and disengagement of the gears.
  • the synchronization device When a gear is engaged, the synchronization device is able to reduce differential speeds between the transmission output shaft and the gearwheel to be connected to it to zero and thus to synchronize the two transmission components.
  • a gear change request signal which is triggered in a manual shift mode, for example by actuating a shift lever, but in an automatic mode is triggered independently by a central control
  • the engine output is first reduced, for example by gradually closing a throttle valve or regulating the injection quantity accordingly , Slightly delayed and otherwise parallel to this, the clutch is actuated so that the friction clutch is gradually moved from a fully closed position to a fully open position.
  • the friction clutch passes through a so-called grinding point.
  • the friction clutch does not grind to the point of grinding, the speeds of the motor and gear shafts are identical.
  • the friction clutch begins to grind from the grinding point. There is a speed difference between the engine and transmission input shaft.
  • the gearbox control unit After the gear change request signal has been recognized, the gearbox control unit also generates a control signal for pretensioning the engaged gear.
  • the control signal increases gradually and remains at an end value until a time at which the clutch is moved in the open position.
  • the force required to move the clutch from the closed position to the open position depends on the size of the load that is transferred in the switch position or the level of the corresponding torque. As long as a torque is transmitted from the transmission input shaft, the clutch in the shift position is "braced" in the circumferential direction due to the positive locking on the synchronization device so-called undercut and thus effective pull-in effect are reinforced.
  • Such systems or gearboxes with traction support (e.g. DE 199 08 602 AI) generally require decoupling the design of the source gear and engaging the target gear. This is generally only possible in gearboxes operated with shift drums if two or more shift drums are provided.
  • the problem on which the invention is based is to specify an improved shift drum or an improved shift drum-actuated transmission and an improved shifting method (with pretensioning of the source gear), in particular the control of the pretensioning being simplified.
  • This object is achieved by a shift drum of the type mentioned at the outset, in which one of the flanks has a section which is axially movable against a restoring force from a normal position. Furthermore, the object is achieved by an automated manual transmission with such a shift drum.
  • This object is further achieved by a method in which a shift drum of the multi-step transmission is rotated, the shift drum having at least one circumferential track, in particular a circumferential groove, in which at least one axially displaceable track follower engages, the circumferential track having flanks on which the track follower is guided, and wherein one of the flanks has a section which is movably mounted against a restoring force from a normal position, and the movably mounted flank section is moved in the axial direction against the restoring force by the rotation of the holding roller when it is supported against the track follower.
  • a movable section is preferably understood to mean a section of the flank in the circumferential direction that extends over an angle of significantly less than 180 °, in particular less than 90 °, and contains one or more functional sections of the circumferential track.
  • the shift drum according to the present invention simplifies the pretensioning of the gear to be disengaged by decoupling the pretensioning process from the rotation of the shift drum. Further the disengagement of the gear to be disengaged is also decoupled from the engagement of the gear to be engaged.
  • the shift drum can have a single such flank section which is assigned to a specific gear.
  • a movable flank section is assigned to several or all of the gears of the transmission.
  • the restoring force increases with increasing axial movement of the movably mounted flank section from the normal position.
  • flank section protrudes from its assigned flank in the normal position.
  • This offset ensures that the flank section is deflected axially when the track follower moves in the circumferential direction.
  • the track has at least one shift tooth, by means of which a change of gear of the transmission can be brought about, the movably mounted flank section being arranged spatially essentially in the area of the shift tooth.
  • the required preload is thus always built up when a gear change is pending.
  • the pretension is not maintained for an unnecessarily long time, but is only built up shortly before an upcoming switching operation in order to then be quickly removed again. This protects both the flanks of the element, which has the movable flank section, from wear, but above all also the shift fork and shift sleeve.
  • the movably mounted flank section has the shape of a shift tooth flank.
  • the switching tooth flank is designed like a ramp and has no steps or the like that have to be overcome by the track follower.
  • a flank section of the peripheral track which adjoins the movably mounted flank section in the switching direction, is designed as an ejection section.
  • an ejection section ensures that two gears are not accidentally engaged at the same time, namely, for example, the source gear not laid out and the target gear already inserted, which leads to serious damage. would lead the entire transmission.
  • the ejection section thus represents a safeguard against a malfunction of the movably mounted flank section.
  • circumferential track is widened in the axial direction in the region of the movably mounted flank section.
  • the widening of the circumferential track in the axial direction enables the movably mounted flank section to move the track follower in the axial direction with a sufficiently accumulated restoring force. This movement can take place at any time and is therefore independent of the orientation of the track follower to the shift drum position in the circumferential direction.
  • the track follower can be changed over, i.e. the gear to be disengaged is designed. The faster a gear to be selected is selected, the sooner a gear can be selected so that the total shifting time can be significantly reduced when changing gear.
  • the movably mounted flank section is assigned to a slide, which in turn is assigned means for generating the restoring force.
  • a slide in the sense of the present invention is an element axially displaceably mounted on the shift drum.
  • This element can easily be connected to the means for generating the restoring force. In this way it is ensured that the track follower is moved with a sufficiently accumulated restoring force, ie the gear to be disengaged is disengaged.
  • the means for generating the restoring force have a spring, the spring constant of the spring in particular being selected so that the spring can absorb at least the force required for the axial movement of the track follower by the assigned gear of the transmission to interpret, especially under partial load.
  • the preload can be adjusted by choosing the spring constant. Since not every gear needs the same pretensioning force to be designed, this is a suitable means of adapting the respective pretensioning force.
  • Any spring characteristics can be used, e.g. linear and degressive / progressive characteristic curves.
  • the means for generating the restoring force are a spring damping system that generates differently large restoring forces depending on the switching time.
  • the spring must already be preloaded in the normal position, so that only a slight deflection of the movably mounted flank section in the axial direction is necessary in order to reach the threshold value of the desired preloading or restoring force.
  • the means for generating the restoring force are provided within the shift drum. If there are means for generating the restoring force within the shift drum, these are arranged so as to be protected against contamination. The abrasion that may occur between the shift drum and the track follower during shifting cannot impair the means for generating the restoring force.
  • the means for generating the restoring force are provided outside the shift drum.
  • the means for generating the restoring force can be exchanged in a simple manner. Repair, inspection and repair work can also be carried out easily due to the good accessibility.
  • the restoring force can be actively regulated via a further control element.
  • the pretensioning force can be set depending on the situation or according to a predetermined control mode (ECO / Sport) during the switching process.
  • the plateau preferably adjoins a ramp section and generally serves to compensate for tolerances.
  • the position of the synchronizing point of a target gear can change due to wear, for example the conical friction device or the synchronization device.
  • the position of the synchronizing point of the target gear can also change due to differently high synchronizing or pressing forces.
  • the plateau area ie a flank section formed in a straight line in the circumferential direction ensures that the restoring force can be kept constant over a longer period of time while the roller is rotating in particular in the switching direction.
  • the movably mounted flank section is designed such that, at the latest when a gear to be engaged reaches its synchronization point, the restoring force is sufficiently large for the gear to be disengaged to interpret it.
  • the movably mounted flank section is designed such that it is partially beveled in the axial direction or is designed as a ramp.
  • the partial beveling of the flank section in the axial direction ensures that the rotational movement of the shift drum in the circumferential direction via the track follower causes a force component that gradually builds up in the axial direction on the flank section.
  • the ejection section is arranged in the area of the switching tooth.
  • the further control element regulates the restoring force mechanically, electrically, pneumatically and / or hydraulically. It is further preferred if the track follower is a sliding block or a roller.
  • the movably mounted flank section is provided on the flank on which the track follower is guided when a gear of the transmission is disengaged.
  • the movably mounted flank section is mounted in such a way that it can be axially displaced at least by the path of a gear to be designed.
  • the shift drum for a single-roll system or a shift drum system with a sequential gear sequence is formed on a single shift drum.
  • the track follower is coupled to an actuator, in particular a holding sleeve, of the transmission.
  • 3a-3e show the sequence of a schematic shifting process in which an engaged start or source gear is disengaged and an engaged target gear is engaged
  • FIG. 5a-5d show a switching process similar to FIG. 3, reference being made to a safety device which is activated in the event of a malfunction.
  • a first embodiment of a shift drum is generally designated 10.
  • the shift drum forms part of a shift arrangement, not shown, of an automated step transmission for motor vehicles.
  • the shift drum 10 has a longitudinal axis 12 about which the holding roller 10 is rotatably mounted.
  • the shift drum 10 is rotated in the direction of the arrow 13, for example to shift from a low gear to a next higher gear. Doing so the lower gear is initially selected and the higher gear is then engaged.
  • the shift drum 10 has a first circumferential track 14, which is shown on the right in FIG. 1, and a second circumferential track 16, which is shown on the left in FIG. 1.
  • the circumferential tracks 14 and 16 are each in the form of a circumferential groove, in each of which a so-called track follower (not shown) can engage. So-called slot followers, switching pins, sliding blocks, rollers, etc. can be used as track followers.
  • the circumferential tracks could also be reversed, i.e. the circumferential traces would then have the form of protrusions or bulges.
  • the successor (s) could then e.g. are in the form of a fork, each of which includes the protrusions to be guided.
  • the track followers are coupled to actuators, in particular shift sleeves, of the multi-stage transmission. So that a gear of the transmission can be engaged or disengaged, the actuator, and thus also the track follower, of the shift drum 10 must be moved in an axial direction (see arrow 28 in FIG. 1).
  • the axial movement of the actuator causes e.g. a so-called idler gear is rotatably connected to or detached from a gear shaft.
  • FIG. 1 shows the circumferential traces 14 and 16 with straight sections 18 and 18 'and sections 20 and 20', respectively, which have so-called switching tines.
  • the shift teeth 20, 20 ' cause a track follower to move in the axial direction, ie a gear is engaged or disengaged.
  • the straight sections 18, 18 'of the circumferential tracks 14, 16 correspond statically see shift positions in which no gears are shifted. The corresponding gear either remains engaged or disengaged in a straight section 18, 18 'of the circumferential tracks 14, 16.
  • the shift drum 10 is rotated in the corresponding direction.
  • the first circumferential track 14 could e.g. serve to engage and disengage the first gear of a transmission.
  • the second circumferential track 16 could be used to engage and disengage the second gear.
  • the shift prong 20 of the first circumferential track 14 visible in FIG. 1 begins in the direction of rotation 13 before the shift prong 20 'of the second circumferential track 16.
  • the first gear which is also called the source or starting gear
  • the second gear which is also called the target gear
  • the corresponding slot followers which are not shown in FIG. 1, are guided along shift teeth in the associated circumferential tracks.
  • the track followers are guided over the lateral flanks of the circumferential track.
  • the first circumferential track 14 has a first flank 22, which is shown on the right in the view of FIG. 1, and a second flank 24.
  • the second circumferential track 16 has a first flank 22 'and a second flank 24'.
  • the first circumferential track 14 has, in the region 20 of the switching prongs, a slide which is displaceably mounted in the axial direction 28 25 on.
  • the slider 25 has a flank section 26, which preferably has the shape of a switching tooth flank, the part of the flank section 26 which is formed in the circumferential direction ensuring a constantly acting restoring force on the slider 25 while the roller moves in the direction of arrow 13.
  • the slide 25 bears against a stop surface 29 of a body 33 of the shift drum 10.
  • the slide 25 is coupled to a device 30 for generating a restoring force.
  • the device 30 for generating the restoring force can have, for example, a spring (not shown) which can be compressed in the axial direction 28.
  • the spring In the normal position of the slide 25, the spring is preferably relaxed or only slightly biased.
  • the spring is tensioned, as a result of which a restoring force acting in the axial direction 28 is generated.
  • An actively controllable control element 31 can also be used, with which the stroke, lifting speed and force of the slide 25 are controlled.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a shift drum 10 'according to the present invention.
  • the shift drum 10 ' is shown in section to get an inside view of the shift drum 10'.
  • the means 30 'in the form of a compression spring 32 for generating the restoring force are arranged in a cavity 35 within the housing 33 of the shift drum 10'.
  • the slider 25 has a bush which is axially movably mounted on a guide axis 34.
  • the flank section 26 is connected to the socket via a radial projection 39.
  • the shift drum 10 ′ has a cover 37 at one axial end, which is oriented perpendicular to the longitudinal axis 12 and closes the cavity 35.
  • a compression spring 32 e.g. arranged in the form of a spiral spring.
  • the slide 25 is in the representation of Figure 2 in its normal position, i.e. abutting the stop surface 29 (see FIG. 1).
  • the spring 32 is biased in this position by a certain amount.
  • FIGS. 3a to 3e show different phases of a schematic shifting process according to the present invention, in which the gear to be disengaged is pretensioned by means of a shift drum according to the present invention, in particular the shift drums 10, 10 'of FIGS. 1 and 2.
  • a shift drum according to the present invention
  • the circular surface of the shift drum 10 or 10 ' is projected onto a flat surface.
  • the arrow 13 ' corresponds to the direction of rotation 13 of FIG. 1.
  • FIGS. 3a to 3e Two track followers S and Z are shown in FIGS. 3a to 3e.
  • the track follower S follows the circumferential track 14 and is assigned to the starting gear to be designed.
  • the track follower Z follows the circumferential track 16 and is assigned to the target gear to be engaged.
  • the shift drum does not move, but the track followers Z and S move in the direction opposite to the arrow 13 '.
  • FIG. 3a shows the situation that the starting gear is engaged-fc and the target gear is disengaged.
  • the shift drum according to the invention is rotated in the direction of arrow 13 '.
  • the shifting spike 20 of the starting gear begins (in the direction of rotation) spatially in front of the shifting spike 20 'of the target gear.
  • the shape of a flank 22 of the circumferential track 14 is represented, as would be found in the prior art.
  • the flank 22 would be continued according to the dashed line 41 in order to merge into a static flank section 26 which, however, is movably mounted in the present invention.
  • the switching tooth 20 of the circumferential track 14 would be arranged spatially in front of the switching tooth 20 'of the circumferential track 16. This ensures that a laying out is guaranteed in time before an insertion when the roller rotates in the direction of arrow 13 '.
  • the right flank of the circumferential track 14 would then consist of a continuous part without a movably mounted part Flank 26.
  • the track follower S would be moved to the left by the static flank 26 in FIG. 3a when the shift drum was rotated in the direction of arrow 13 ', which would result in disengagement. Thereafter, the track follower Z of the target gear would cause the target gear to be engaged due to the shifting spike 20 '.
  • the system described in the invention in particular the spring, can be carried out in such a way that a shift sequence according to the prior art is also possible - that is, with the main clutch fully open without pretensioning the starting gear.
  • a slider 25 movably mounted in the axial direction is provided in an area 36 of the switching prongs of the first circumferential track 14.
  • the area 36 comprises the switching prongs 20 and parts of the circumferential track 14 which connect directly to the switching prongs 20.
  • the track 14 effectively widens (see also FIG. 3 ⁇ ).
  • the arrow 40 is oriented away from the circumferential track 14 in the axial direction, ie to the right in FIG. 3b.
  • the axial movement of the slide 25 builds up a restoring force F R which is oriented in the direction opposite to the arrow 40.
  • This restoring force F R causes the pretensioning force.
  • the track follower Z of the target gear has moved axially in the track 16 in the direction opposite to the direction 40, ie in the direction of the friction position (synchronization point) of the synchronizing device coupled to the track follower Z. Since this position will shift in the direction opposite to the direction 40 as a result of wear in the synchronizing device, a portion of the flank section 26 which is rectilinear in the circumferential direction is formed on the slide 25 in this area, and has a constant force F R on the slide in this area 25 exercises. This straight part thus compensates for the tolerant position of the friction point (synchronizing point) of the synchronizing device on the track follower Z with a simultaneous constant force F R on the slide 25.
  • FIG. 3d Immediately following the situation shown in FIG. 3c is a situation as shown in FIG. 3d.
  • the shift drum according to the invention has rotated again slightly in the direction of arrow 13 '.
  • the gear holding force is less than or equal to the gear biasing force by the spring, so that the starting gear can be designed and, if necessary, shifted into a neutral position 46.
  • the slide 25 is again in its neutral position.
  • the F R restoring force accumulated by the spring has been used to disengage the starting gear and thus returns to the initial value.
  • the target gear or its track follower Z remains in the synchronization point at which the target gear to be engaged receives a drive torque.
  • FIG. 3e shows the situation in which the starting gear is completely laid out and the target gear is fully engaged.
  • FIG. 4 shows a graph in which the drive torque M A on the transmission output side is plotted against time t. In the graph in FIG. 4, three curves f_, f 2 and f 3 are shown.
  • Curve f_ (dashed line) shows a switching process with a purely sequential switching sequence with the main clutch fully open.
  • the power build-up to disengage the starting gear takes place after the main clutch has been fully opened.
  • the synchronization point of the target gear is approached after the starting gear has been completely disengaged. This reflects switching with an interruption in tractive power.
  • Curve f 2 shows a shifting process with an overlapping / parallel shift sequence with the main clutch fully open.
  • the power build-up to disengage the S-fcart gear takes place before the main clutch is fully opened.
  • the starting gear is thus designed to be biased.
  • the synchronous point of the target gear is approached while the starting gear is fully disengaged and the main clutch is fully opened. You get a shift with a shorter interruption in tractive power.
  • Curve f 3 shows a shifting process with an overlapping / parallel shifting sequence with the main clutch not or not fully opened.
  • the force required to disengage the starting gear occurs when the main clutch is not or not fully opened. This means that the starting process is designed to be biased.
  • the synchronization point of the target gear is approached and a support / transition torque is established at the target gear during the pretensioning of the start gear.
  • the main clutch is therefore never full. always open. There is a shift with traction support.
  • the shift drum thus, according to the present invention enables switching operations, the f by the curves: f 2 and are shown in Figure 4 f. 3
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of the shift drum according to the invention using a further shifting process, which is shown in detail in FIGS. 5a to 5d.
  • the shift drum according to the embodiment shown in FIG. 5 differs from the shift drum of FIGS. 1 and 2 in that the peripheral track 14, which comprises the movable slide 25, has a so-called ejection flank A.
  • the ejection flank A is part of the flank 22 of the circumferential track 14.
  • the ejection flank A adjoins the movably mounted flank section 26 or the rectilinear area of the flank section of the slider 25 and lies in the area of the switching prongs.
  • the ejection flank A serves to activate an emergency interpretation of the starting gear in the event of a failure or a malfunction of the slide 25.
  • FIG. 5a shows a state in which the slide 25 has a malfunction.
  • the slide 25 was indeed moved from its normal position into the position from which the restoration normally takes place on the basis of the accumulated restoring force (cf. FIG. 3d). Due to damage, for example to the spring element (not shown), the restoring force is either not accumulated or is not triggered here.
  • the track follower Z of the target gear is (spatially) at the beginning of the shifting prong in the second circumferential track 16.
  • the track follower Z is forced due to the edge 22 'of the circumferential track 16 in the direction of the engaged state of the target gear.
  • the shift drum has moved a little further in the direction of arrow 13 '.
  • the track follower S of the starting gear is moved in the direction of arrow 44 due to the ejection flank A, i.e. it is interpreted.
  • the track follower Z of the target gear is also moved in the direction of arrow 44 in order to be engaged.
  • FIG. 5d shows a state in which the starting gear is disengaged and the target gear is engaged.
  • the discharge flank A has causes the start gear to be disengaged just in time before the finish gear is engaged.
  • the shift drum thus includes a protection against simultaneous engagement of two gears.
  • the flank section 26 of the slide 25 has a plateau region 26 'which extends in a straight line in the circumferential direction.
  • the plateau region 26 ' preferably serves to compensate for tolerances.
  • the position of the synchronizing point of the target gear will change due to signs of wear. Since the plateau region 26 'extends over a certain length in the circumferential direction, there is thus a rotation angle range of the same design force within which the synchronizing point of the target gear may vary.
  • the flank section 26 is preferably beveled in the axial direction, as can be seen from FIGS. 3 and 5.
  • the beveling causes the movement of the track follower S in the circumferential direction or the movement of the shift drum in the circumferential direction to cause the slide 25 to move in the axial direction.
  • the axial movement of the slide 25 has the effect that the restoring force required for the prestressing is generated.

Abstract

Schaltwalze (10; 10') für ein Stufengetriebe für ein Kraftfahr­zeug mit mindestens einer Umfangsspur (14, 16), insbesondere einer Umfangsnut (14, 16), in die mindestens ein axial ver­schiebbarer Spurfolger (S, Z) eingreifen kann, wobei die Um­fangsspur (14, 16) Flanken (22, 24) aufweist, an denen der Spurfolger (S, Z) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Flanken (22) einen Abschnitt (26) aufweist, der aus einer Normalstellung gegen eine Rückstellkraft (FR) axial be­weglich gelagert ist.

Description

Schaltwalze mit axial zur Schaltwalzenachse beweglicher
Einlegenutflanke und Schaltverfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorspannen eines auszulegenden Ganges eines Stufengetriebes eines Kraftfahrzeugs sowie eine Schaltwalze für ein Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Umfangsspur, insbesondere einer Umfangsnut, in die mindestens ein axial verschiebbarer Spurfolger eingreifen kann, wobei die Umfangsspur Flanken aufweist, an denen der Spurfolger geführt ist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Schaltwalzen- gesteuertes Stufengetriebe für Kraftfahrzeuge sowie ein Verfahren zum Vorspannen eines auszulegenden Ganges eines Stufengetriebes .
Eine solche Schaltwalze und ein solches Verfahren sind aus der DE 199 24 335 AI bekannt.
Bei automatisch schaltenden Stufengetrieben für Kraftfahrzeuge unterscheidet man zwischen zwei grundlegenden Konzepten. Das eine Konzept ist eine Kombination aus Planeten-Lastschaltgetrieben und hydrodynamischem Wandler. Insbesondere aufgrund des hydrodynamischen Wandlers ist der Wirkungsgrad solcher Getriebe nicht besonders günstig. Das zweite Konzept, das in jüngerer Zeit immer mehr Verbreitung findet, basiert auf einer Anordnung aus einem herkömmlichen Handschaltgetriebe und einer herkömmlichen Anfahr- und Trennkupplung in Form einer Reibungskupplung. Anstelle der Betätigung dieser Elemente durch den Fahrer mittels Kupplungspedal und Schalthebel sind entsprechende Aktuatoren vorgesehen, die in Abhängigkeit von einer übergeordneten Schaltstrategie in aufeinander abgestimmter Weise angesteuert werden, um Gänge zu wechseln.
Bei den als Stufengetriebe in Vorgelegebauweise ausgeführten Handschaltgetrieben entsteht beim Wechseln eines Ganges zwischen dem Zeitpunkt des Auslegens eines Ganges und dem Zeitpunkt des Einlegens eines neuen Ganges ein Zugkrafteinbruch, da die dem Stufengetriebe zugeordnete Reibungskupplung hierbei geöffnet wird. Der Motor wird dabei vom Getriebe und somit auch von den Antriebsrädern vollkommen entkoppelt.
Der Gangwechsel selbst wird bei automatisierten Stufengetrieben beispielsweise mittels einer oder mehrerer Schaltwalze hervorgerufen. Diese Schaltwalzen sind zur sequentiellen Betätigung von Schaltgetrieben geeignet.
Die Schaltwalzen werden mittels eines Stellantriebs, wie z.B. einem Motor, insbesondere Elektromotor, angetrieben. In wenigstens einer Führungs- oder Steuernut der drehbaren Schaltwalze ist beispielsweise ein stiftförmiger Nutfolger geführt, der auch als Schaltstift bezeichnet wird. Der Schaltstift ist bezogen auf die Drehachse der Schaltwalze axial verschiebbar gelagert und mit einem Stellglied (Schaltgabel, Synchronisationseinheit, Schaltmuffen und dergleichen) des zugeordneten Getriebes verbunden. Soll nun ein Gang geschaltet werden, der mit dem Stift gekoppelt ist, wird die Schaltwalze und somit auch die Steuernut mit Hilfe des Elektromotors gedreht. Die Steuernut weist kurvenförmige Bereiche auf, die auch Schaltzacken bzw. - nocken genannt werden, auf Grund derer der Schaltstift axial versetzt wird. In diesen kurvenförmigen Bereichen wird die normalerweise in Umfangsrichtung gerade verlaufende Steuernut in axialer Richtung versetzt.
In der Steuernut können mehrere, verschiedenen Gängen zugeordnete Schaltstifte geführt werden. Ein einzelner Schaltstift kann ggf. auch mehreren Gängen zugeordnet sein kann, nämlich derart, dass eine Axialverschiebung des Schaltstifts aus einer Neutralposition in eine erste axiale Richtung einen Gang einlegt und eine Axialverschiebung des Stifts aus der Neutralposition in die entgegengesetzte Axialrichtung einen anderen Gang einlegt.
Im Stand der Technik wurden verschiedene Vorschläge gemacht, wie bei einer derartigen Schaltwalze von der vorgegebenen sequentiellen Schaltfolge abgewichen werden kann. So ist es an sich bekannt, den Schaltstift durch eine Radialbewegung der Steuernut, d.h. senkrecht zur Achse der Schaltwalze, außer Eingriff mit der Steuernut zu bringen. Dies ermöglicht, dass sich eine Schaltzacke der Schaltwalze unter dem Eingriffsende des SchaltStifts vorbeibewegen kann, ohne eine axiale Verschiebung des Schaltstifts hervorzurufen.
Um beim Schalten Gänge zu überspringen, ist es ferner bekannt, Schaltnuten abschnittsweise verbreitert auszuführen und die Schaltwalze insgesamt axial verschieblich zu lagern, so dass Schaltzacken am Schaltstift vorbeibewegt werden können, ohne den Schaltstift axial zu betätigen. An Stelle einer nur abschnittsweisen Verbreiterung der Schaltnut kann die Schaltnut auch insgesamt in axialer Richtung verbreitert sein, wobei die Nutbreite mindestens gleich der Stiftbreite zuzüglich der Schaltbreite sein sollte, so dass durch Axialverschiebung der Schaltwalze um eine Strecke entsprechend der Schaltbreite die Schaltzacke bzw. mehrere Schaltzacken wirksam geschaltet bzw. unwirksam geschaltet werden können.
Wenn die Breite der Steuernut die Breite des Nutfolgers bzw. des Schaltstifts deutlich überschreitet, ist der Nutfolger (Schaltstift) zumindest bereichsweise nicht in beiden axialen Richtungen in der Steuernut geführt.
Anstelle einer verbreiterten Steuernut schlägt die DE 101 28 854 AI eine sogenannte UmgehungsSteuernut vor, in der der Schaltstift an der Schaltzacke vorbeigeführt werden kann, ohne dass der Schaltstift in axialer Richtung verstellt wird. D.h., die Steuernut wird einfach geradlinig fortgeführt, wobei die Steuerzacke eine Verzweigung gegenüber der geradlinigen Steuernut darstellt.
Um den Weg zu beeinflussen, den der Schaltstift zu nehmen hat, wird eine Weiche vorgesehen. Die Weiche ist ein in axialer Richtung verschiebbares Führungsteil. In einer ersten axialen Position lenkt die Weiche einen Schaltstift in die Spur der Schaltzacke. In einer zweiten, zur ersten Schaltstellung verschiedenen axialen Position, lenkt die Weiche den Schaltstift in die Umgehungsspur, um in einer sequentiellen Schaltfolge einen der Weiche zugeordneten Gang überspringen zu können. Die axiale Verschiebbarkeit der Weiche dient also zum Überspringen von Gängen in einer sequentiellen Reihenfolge. In der DE 195 43 645 AI wird die Schaltwalze selbst axial verschoben, um Gänge in einer sequentiellen Reihenfolge zu überspringen.
In der DE 198 45 604 Cl wird ein Verfahren zum Auslegen eines Ganges eines Stufengetriebes offenbart.
Ein Antriebssträng umfasst dort ebenfalls eine Reibkupplung und ein Stufengetriebe. Das Stufengetriebe überträgt die Leistung eines Motors eines Kraftfahrzeugs von einer Getriebeeingangswelle auf eine Getriebeabtriebswelle. Das Stufengetriebe ist in an sich bekannter Weise als Vorgelegegetriebe ausgeführt und besitzt eine Vorgelegewelle. Das Getriebe umfasst eine Mehrzahl von Radsätzen. Zwischen den Radsätzen ist an der Getriebeabtriebswelle eine mit einer Synchronisierungseinrichtung ausgebildete Schaltkupplung angeordnet, zum formschlüssigen Ein- und Auslegen der Gänge.
Die Synchronisierungseinrichtung ist beim Einlegen eines Ganges dazu in der Lage, Differenzdrehzahlen zwischen der Getriebeabtriebswelle und dem mit dieser zu verbindenden Zahnrad auf Null zu reduzieren und somit die beiden Getriebebauteile zu synchronisieren.
Auf ein Gangwechsel-Anforderungssignal hin, das in einem Handschaltmodus beispielsweise durch Betätigung eines Schalthebels ausgelöst wird, in einem Automatikmodus hingegen von einer zentralen Steuerung eigenständig ausgelöst wird, erfolgt zunächst eine Absenkung der Motorleistung, z.B. indem eine Drosselklappe allmählich geschlossen oder die Einspritzmenge entsprechend geregelt wird. Etwas zeitversetzt und ansonsten parallel hierzu wird die Kupplung betätigt, so dass die Reibungskupplung von einer vollständig geschlossenen Stellung allmählich hin zu einer vollständig geöffneten Stellung bewegt wird. Hierbei durchläuft die Reibungskupplung einen sogenannten Schleifpunkt . Bis zum Schleif- punkt schleift die Reibungskupplung noch nicht, die Drehzahlen der Motor- und Getriebewellen sind identisch. Ab dem Schleif- punkt beginnt die Reibungskupplung zu schleifen. Es stellt sich eine Drehzahldifferenz zwischen Motor- und Getriebeeingangswelle ein.
Nach dem Erkennen des Gangwechsel-Anforderungssignals wird ferner von der Getriebesteuerung ein Ansteuersignal zum Vorspannen des eingelegten Ganges erzeugt. Das Ansteuersignal steigt allmählich an und verbleibt auf einem Endwert bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Schaltkupplung in Richtung Offenstellung bewegt wird.
Durch den allmählichen Anstieg des Ansteuersignais wird die mittels eines Getriebeaktuators auf die Schaltkupplung wirkende Kraft nach Art einer Vorspannung allmählich erhöht.
Zu beachten ist, dass die zur Bewegung der Schaltkupplung von der Schließstellung in die Offenstellung erforderliche Kraft davon abhängt, wie groß die Last ist, die in der Schaltstellung übertragen wird, bzw. wie hoch das entsprechende Drehmoment ist. Solange von der Getriebeeingangswelle ein Drehmoment übertragen wird, ist die Schaltkupplung in der Schaltstellung aufgrund des Formschlusses an der Synchronisierungseinrichtung in Umfangsrichtung „verspannt". Dieser Formschluss kann durch eine sogenannte Hinterschneidung und somit wirkenden Einzugseffekt verstärkt werden.
Auf Grund des Vorspannens der Schaltkupplung des auszulegenden Ganges kann es passieren, dass das von der Getriebeeingangswelle übertragene Drehmoment aufgrund des eingeleiteten Abfalls des Motormomentes zwar noch nicht Null ist, jedoch einen solchen Wert erreicht hat, dass die Größe der von dem Getriebe- aktuator auf die Synchronisierungseinrichtung ausgeübte Vorspannung (Kraft) entsprechend ausreicht, um die Schaltkupplung in die Offenstellung zu bewegen. Hierdurch kann die Zeit einer Zugkraftunterbrechung verkürzt werden.
Derartige Systeme oder Getriebe mit Zugkraftunterstützung (z.B. DE 199 08 602 AI) erfordern generell ein Entkoppeln des Ausle- gens des Quellganges und Einlegen des Zielganges. Dies ist bei Schaltwalzen-betätigten Getrieben generell nur dann möglich, wenn zwei oder mehr Schaltwalzen vorgesehen werden.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, eine verbesserte Schaltwalze bzw. ein verbessertes Schaltwalzen- betätigtes Getriebe sowie ein verbessertes Schaltverfahren (mit Vorspannen des Quellganges) anzugeben, wobei insbesondere die Steuerung des Vorspannens vereinfacht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Schaltwalze der eingangs erwähnten Art gelöst, bei der eine der Flanken einen Abschnitt aufweist, der aus einer Normalstellung gegen eine Rückstellkraft axial beweglich gelagert ist. Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein automatisiertes Schaltgetriebe mit einer derartigen Schaltwalze.
Diese Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren gelöst, bei dem eine Schaltwalze des Stufengetriebes gedreht wird, wobei die Schaltwalze mindestens eine Umfangsspur, insbesondere eine Umfangsnut, aufweist, in die mindestens ein axial verschiebbarer Spurfolger eingreift, wobei die Umfangsspur Flanken aufweist, an denen der Spurfolger geführt ist, und wobei eine der Flanken einen Abschnitt aufweist, der aus einer Normalstellung gegen eine Rückstellkraft beweglich gelagert ist, und der beweglich gelagerte Flankenabschnitt in axialer Richtung gegen die Rückstellkraft durch die Drehung der Sσhaltwalze bewegt wird, wenn er sich gegen den Spurfolger abstützt.
Indem eine Flanke der Umfangsspur einen beweglichen Abschnitt aufweist, der aus einer Normalstellung gegen eine Rückstellkraft beweglich gelagert ist, kann eine Vorspannung, die ein schnelleres Auslegen eines auszulegenden Ganges ermöglicht, auf eine einfache Art und Weise erreicht werden.
Unter einem beweglichen Abschnitt wird vorliegend vorzugsweise ein Abschnitt der Flanke in Umfangsrichtung verstanden, der sich über einen Winkel von deutlich weniger als 180°, insbesondere weniger als 90° erstreckt und ein oder mehrere Funktionsabschnitte der Umfangsspur enthält.
Die Schaltwalze gemäß der vorliegenden Erfindung vereinfacht das Vorspannen des auszulegenden Ganges, indem der Vorspannvorgang von der Drehung der Schaltwalze entkoppelt wird. Ferner wird auch das Auslegen des auszulegenden Ganges vom Einlegen des einzulegenden Ganges entkoppelt.
Die Schaltwalze kann einen einzigen solchen Flankenabschnitt aufweisen, der einem bestimmten Gang zugeordnet ist. Alternativ ist mehreren oder sämtlichen Gängen des Getriebes ein solcher beweglicher Flankenabschnitt zugeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nimmt die Rückstellkraft mit zunehmender axialer Bewegung des beweglich gelagerten Flankenabschnitts aus der Normalstellung heraus zu.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die zum Auslegen des Ganges erforderliche Vorspannung sich allmählich aufbaut. Die zum Auslegen des Ganges bereitgestellte Kraft wird mit zunehmender Drehung der Schaltwalze immer größer.
Weiter ist es von Vorteil, wenn der Flankenabschnitt in Normalstellung gegenüber seiner zugeordneten Flanke vorsteht.
Durch diesen Versatz wird erreicht, dass der Flankenabschnitt bei einer Bewegung des Spurfolgers in Umfangsrichtung axial ausgelenkt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Spur zumindest eine Schaltzacke auf, durch die ein Wechsel eines Ganges des Getriebes hervorrufbar ist, wobei der beweglich gelagerte Flankenabschnitt räumlich im Wesentlichen im Bereich der Schaltzacke angeordnet ist. Somit wird die erforderliche Vorspannung immer dann aufgebaut, wenn ein Gangwechsel ansteht. Die Vorspannung wird nicht unnötig lange aufrecht erhalten, sondern zeitlich erst kurz vor einem anstehenden Schaltvorgang aufgebaut, um anschließend auch wieder rasch abgebaut zu werden. Dies schont sowohl die Flanken des Elementes, welches den beweglichen Flankenabschnitt aufweist, vor Verschleiß, vor allem jedoch auch die Schaltgabel und Schaltmuffe.
Außerdem ist es von Vorteil, wenn der beweglich gelagerte Flankenabschnitt die Form einer Schaltzackenflanke aufweist.
Damit ist gemeint, dass die Schaltzackenflanke rampenartig ausgebildet ist und keine Stufen oder ähnliches aufweist, die von dem Spurfolger überwunden werden müssen.
Die Form einer herkömmlichen Schaltzackenflanke ist bekanntlich so ausgelegt, dass die Schaltwalze und der mit ihr verbundene Spurfolger möglichst wenig beansprucht werden. Diesen Vorteil macht man sich bei dem beweglich gelagerten Flankenabschnitt zunutze.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Flankenabschnitt der Umfangsspur, der sich in Schaltrichtung an den beweglich gelagerten Flankenabschnitt anschließt, als Auswurf- abschnitt ausgebildet.
Durch das Vorsehen eines Auswurfabschnitts wird gewährleistet, dass nicht versehentlich zwei Gänge gleichzeitig eingelegt werden, nämlich z.B. der nicht ausgelegte Quellgang und der bereits eingelegte Zielgang, was zu einer ernsthaften Beschädi- gung des gesamten Getriebes führen würde. Der Auswurfabschnitt stellt somit eine Sicherung hinsichtlich einer Fehlfunktion des beweglich gelagerten Flankenabschnitts dar.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Umfangsspur im Bereich des beweglich gelagerten Flankenabschnitts in axialer Richtung verbreitert ist.
Die Verbreiterung der Umfangsspur in axialer Richtung ermöglicht es dem beweglich gelagerten Flankenabschnitt, bei ausreichend akkumulierter Rückstellkraft, den Spurfolger in axialer Richtung zu bewegen. Diese Bewegung kann jederzeit erfolgen und ist somit unabhängig von der Orientierung des Spurfolgers zur Schaltwalzenstellung in Umfangrichtung. Sobald die erforderliche Rückstellkraft aufgebaut ist, kann der Spurfolger umgestellt werden, d.h. der auszulegende Gang wird ausgelegt. Je schneller ein auszulegender Gang ausgelegt wird, desto eher kann ein einzulegender Gang eingelegt werden, so dass sich die gesamte Schaltzeit bei einem Gangwechsel erheblich reduzieren lässt.
Von Vorteil ist auch, wenn der beweglich gelagerte Flankenabschnitt einem Schieber zugeordnet ist, dem wiederum Mittel zum Erzeugen der Rückstellkraft zugeordnet sind.
Ein Schieber im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein an der Schaltwalze axial verschieblich gelagertes Element. Dieses Element kann einfach mit den Mitteln zum Erzeugen der Rückstellkraft verbunden werden. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass der Spurfolger bei ausreichend akkumulierter Rückstellkraft bewegt wird, d.h. der auszulegende Gang ausgelegt wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Mittel zum Erzeugen der Rückstellkraft eine Feder auf, wobei insbesondere die Federkonstante der Feder so gewählt ist, dass die Feder mindestens die Kraft aufnehmen kann, die zur axialen Bewegung des Spurfolgers erforderlich ist, um den zugeordneten eingelegten Gang des Getriebes auszulegen, insbesondere unter Teillast.
Durch die Verwendung einer Feder kann die Vorspannkraft über die Wahl der Federkonstanten angepasst werden. Da nicht jeder Gang die gleiche VorSpannkraft benötigt, um ausgelegt zu werden, stellt dies ein geeignetes Mittel zum Anpassen der jeweiligen Vorspannkraft dar. Es können beliebige Federkennlinien zum Einsatz kommen, z.B. lineare und degressive/progressive Kennlinienverläufe .
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Mittel zum Erzeugen der Rückstellkraft ein Feder-Dämpfungssystem sind, das in Abhängigkeit von der Schaltzeit verschieden große Rückstellkräfte erzeugt.
Je geringer die Schaltzeit sein soll, desto größer kann die Rückstellkraft eingestellt werden. So könnte z.B. die Feder in der Normalstellung bereits vorgespannt sein, so dass nur eine geringe Auslenkung des beweglich gelagerten Flankenabschnitts in axialer Richtung notwendig ist, um den Schwellenwert der gewünschten Vorspann- bzw. Rückstellkraft zu erreichen.
Ferner wird bevorzugt, wenn die Mittel zum Erzeugen der Rückstellkraft innerhalb der Schaltwalze vorgesehen sind. Befinden sich Mittel zum Erzeugen der Rückstellkraft innerhalb der Schaltwalze, so sind diese gegenüber einer Verunreinigung geschützt angeordnet. Der zwischen der Schaltwalze und dem Spurfolger beim Schalten ggf. entstehende Abrieb kann die Mittel zum Erzeugen der Rückstellkraft nicht beeinträchtigen.
Alternativ ist es von Vorteil, wenn die Mittel zum Erzeugen der Rückstellkraft außerhalb der Schaltwalze vorgesehen sind.
In diesem Falle lassen sich die Mittel zum Erzeugen der Rückstellkraft auf einfache Art und Weise austauschen. Auch In- standsetzungs-, Kontroll- und Reparaturarbeiten können aufgrund der guten Zugänglichkeit einfach ausgeführt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Rückstellkraft über ein weiteres Steuerelement aktiv regelbar.
Auf diese Weise kann die Vorspannkraft situationsabhängig oder entsprechend einem vorgegebenen Steuermodus (ECO/Sport) während des Schaltvorgangs eingestellt werden.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, wenn der beweglich gelagerte Flankenabschnitt einen Plateaubereich aufweist.
Das Plateau schließt sich vorzugsweise an einen Rampenabschnitt an und dient generell dazu, Toleranzen auszugleichen. Durch Verschleiß, z.B. der kegeligen Reibeinrichtung oder der Synchronisierungseinrichtung, kann sich die Lage des Synchronpunktes eines Zielgangs verändern. Durch unterschiedlich hohe Synchron- bzw. Andrückkräfte kann sich die Lage des Synchronpunktes des Zielganges ebenfalls verändern. Der Plateaubereich, d.h. ein in Umfangsrichtung gradlinig ausgebildeter Flankenabschnitt, gewährleistet, dass die Rückstellkraft über einen längeren Zeitraum konstant gehalten werden kann, während die Walze sich insbesondere in Schaltrichtung dreht.
Außerdem ist es bevorzugt, wenn der beweglich gelagerte Flankenabschnitt so ausgebildet ist, dass spätestens dann, wenn ein einzulegender Gang seinen Synchronpunkt erreicht, beim auszulegenden Gang die Rückstellkraft ausreichend groß ist, um diesen auszulegen.
Ferner ist es bevorzugt, wenn der beweglich gelagerte Flankenabschnitt so ausgebildet ist, dass er in axialer Richtung teilweise angeschrägt bzw. als Rampe ausgebildet ist.
Durch die teilweise Anschrägung des Flankenabschnitts in axialer Richtung wird sichergestellt, dass die Drehbewegung der Schaltwalze in Umfangrichtung über den Spurfolger eine sich allmählich aufbauende Kraftkomponente in axialer Richtung auf den Flankenabschnitt bewirkt.
Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die axiale Bewegung aus der Normalstellung von der Spur weggerichtet ist.
Weiter von Vorteil ist es, wenn der Auswurfsabschnitt im Bereich der Schaltzacke angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform regelt das weitere Steuerelement die Rückstellkraft mechanisch, elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch. Ferner wird es bevorzugt, wenn der Spurfolger ein Gleitstein oder eine Rolle ist.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der beweglich gelagerte Flankenabschnitt an der Flanke vorgesehen ist, an der der Spurfolger beim Auslegen eines Ganges des Getriebes geführt ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der beweglich gelagerte Flankenabschnitt so gelagert, dass er mindestens um den Auslegeweg eines auszulegenden Ganges axial verschiebbar ist.
Ferner wird es bevorzugt, wenn die Schaltwalze für ein Einwalzensystem bzw. ein Schaltwalzensystem mit sequentieller Gangfolge auf einer einzigen Schaltwalze ausgebildet ist.
Es wird auch bevorzugt, wenn der Spurfolger mit einem Stellglied, insbesondere einer Sσhaltmuffe, des Getriebes gekoppelt ist.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen noch deutlicher werden, in denen: Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Schaltwalze gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 schematisch eine Schaltwalze gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 3a-3e den Ablauf eines schematischen Schaltvorganges, bei dem ein eingelegter Start- bzw. Quellgang ausgelegt und ein ausgelegter Zielgang eingelegt wird, zeigen,
Fig. 4 einen Graphen zeigt, bei dem ein am Getriebe abtriebsseitig anliegendes Antriebsmoment gegenüber der Zeit aufgetragen ist; und
Fig. 5a - 5d einen ähnlichen Schaltvorgang wie Figur 3 zeigen, wobei auf eine Sicherheitseinrichtung hingewiesen wird, die sich bei einer Fehlfunktion aktiviert.
In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform einer Schaltwalze generell mit 10 bezeichnet. Die Schaltwalze bildet einen Teil einer nicht dargestellten Schaltanordnung eines automatisierten Stufengetriebes für Kraftfahrzeuge.
Die Schaltwalze 10 weist eine Längsachse 12 auf, um die die Sσhaltwalze 10 drehbar gelagert ist. Die Schaltwalze 10 wird in Richtung des Pfeils 13 gedreht, um zum Beispiel von einem niedrigen Gang in einen nächsthöheren Gang zu schalten. Dabei wird der niedrigere Gang zunächst ausgelegt und der höhere Gang anschließend eingelegt.
Die Schaltwalze 10 weist eine erste Umfangsspur 14, die in der Figur 1 rechts dargestellt ist, und eine zweite Umfangsspur 16 auf, die in der Figur 1 links dargestellt ist. Die Umfangsspuren 14 und 16 sind jeweils in Form einer Umfangsnut ausgebildet, in die jeweils ein sogenannter Spurfolger (nicht dargestellt) eingreifen kann. Als Spurfolger können unter anderem sogenannte Nutfolger, Schaltstifte, Gleitsteine, Rollen, etc., verwendet werden. Die Umfangsspuren könnten auch umgekehrt ausgebildet sein, d.h. die Umfangsspuren hätten dann die Form von VorSprüngen oder Auswölbungen. Der bzw. die Nutfolger könnten dann z.B. die Form einer Gabel aufweisen, die die Vorsprünge jeweils umfassen, um geführt zu werden.
Die in der Figur 1 nicht dargestellten Spurfolger sind mit Stellgliedern, insbesondere Schaltmuffen, des Stufengetriebes gekoppelt. Damit ein Gang des Getriebes ein- oder ausgelegt werden kann, muss das Stellglied, und somit auch der Spurfolger, in einer axialen Richtung (vgl. Pfeil 28 der Figur 1) der Schaltwalze 10 bewegt werden. Die axiale Bewegung des Stellglieds bewirkt, dass z.B. ein sogenanntes Losrad drehfest mit einer Getriebewelle verbunden oder von dieser gelöst wird.
In der Figur 1 sind die Umfangsspuren 14 und 16 mit geraden Abschnitten 18 bzw. 18' und Abschnitten 20 bzw. 20' dargestellt, die sogenannte Schaltzacken aufweisen. Die Schaltzacke 20, 20' verursachen eine Bewegung eines Spurfolgers in axialer Richtung, d.h. ein Gang wird ein- oder ausgelegt. Die geraden Abschnitte 18, 18' der Umfangsspuren 14, 16 entsprechen stati- sehen Schaltstellungen, bei denen keine Gänge geschaltet werden. In einem geraden Abschnitt 18, 18' der Umfangsspuren 14, 16 bleibt der entsprechende Gang entweder ein- oder ausgelegt.
Um einen Gangwechsel hervorzurufen, wird die Schaltwalze 10 in die en-tsprechende Richtung gedreht.
Bei dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel könnte die erste Umfangsspur 14 z.B. zum Ein- und Auslegen des ersten Ganges eines Getriebes dienen. Die zweite Umfangsspur 16 könnte zum Ein- und Auslegen des zweiten Ganges dienen.
Die in der Figur 1 sichtbare Schaltzacke 20 der ersten Umfangsspur 14 beginnt in Drehrichtung 13 vor der Schaltzacke 20' der zweiten Umfangsspur 16.
Somit wird der erste Gang, der auch Quell- bzw. Startgang genannt wird, zuerst ausgelegt. Anschließend wird der zweite Gang, der auch Zielgang genannt wird, eingelegt.
Zum Wechseln der Gänge werden die entsprechenden Nutfolger, die in der Figur 1 nicht dargestellt sind, in den zugehörigen Umfangsspuren entlang Schaltzacken geführt. Die Führung der Spurfolger erfolgt über seitliche Flanken der Umfangsspur. Die erste Umfangsspur 14 weist eine erste Flanke 22, die in der Ansich-t der Figur 1 rechts dargestellt ist, und eine zweite Flanke 24 auf. Ähnlich weist die zweite Umfangsspur 16 eine erste Flanke 22' und eine zweite Flanke 24' auf.
Die erste Umfangsspur 14 weist im Bereich 20 der Schaltzacke einen in axialer Richtung 28 verschiebbar gelagerten Schieber 25 auf. Der Schieber 25 weist einen Flankenabschnitt 26 auf, der vorzugsweise die Form einer Schaltzackenflanke hat, wobei der in Umfangsrichtung ausgebildete Teil des Flankenabschnitts 26 eine konstant wirkende Rückstellkraft auf den Schieber 25 sicherstellt, während sich die Walze in Richtung des Pfeils 13 bewegt. In Normalstellung liegt der Schieber 25 an einer Anschlagsfläche 29 eines Körpers 33 der Schaltwalze 10 an. Der Schieber 25 ist mit einer Einrichtung 30 zum Erzeugen einer Rückstellkraft gekoppelt.
Die Einrichtung 30 zum Erzeugen der Rückstellkraft kann beispielsweise eine (nicht dargestellte) Feder aufweisen, die in axialer Richtung 28 zusammengedrückt werden kann. In der Normalstellung des Schiebers 25 ist die Feder vorzugsweise entspannt oder nur leicht vorgespannt. Bei einer axialen Bewegung des Schiebers 25 von der Umfangsspur 14 weg wird die Feder gespannt, wodurch eine in axialer Richtung 28 wirkende Rückstellkraft erzeugt wird.
Es ist auch ein aktiv regelbares Steuerelement 31 einsetzbar, mit dem Hub, Hubgeschwindigkeit und Kraft des Schiebers 25 gesteuert werden.
In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Schaltwalze 10' gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Schaltwalze 10' ist geschnitten dargestellt, um einen Einblick in das Innere der Schaltwalze 10' zu bekommen.
Merkmale, die zu denen in der Figur 1 gezeigten Merkmalen gleich sind, werden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Mittel 30' in Form einer Druckfeder 32 zum Erzeugen der Rückstellkraft sind hier im Gegensatz zur Figur 1 in einem Hohlraum 35 innerhalb des Gehäuses 33 der Schaltwalze 10' angeordnet. Der Schieber 25 weist eine Buchse auf, die an einer Führungsachse 34 axial beweglich gelagert ist. Der Flankenabschnitt 26 ist über einen radialen Vorsprung 39 mit der Buchse verbunden. Ferner weist die Schaltwalze 10' an einem axialen Ende einen Deckel 37 auf, der senkrecht zur Längsachse 12 orientiert ist und den Hohlraum 35 schließt.
Zwischen dem Deckel 37 und den radialen VorSprüngen 39 ist eine Druckfeder 32, z.B. in Form einer Spiralfeder, angeordnet. Der Schieber 25 befindet sich in der Darstellung der Figur 2 in seiner Normalstellung, d.h. an der Anschlagsfläche 29 (vgl. Figur 1) anliegend. Die Feder 32 ist in dieser Stellung um einen gewissen Betrag vorgespannt.
Wird der Schieber 25 in axialer Richtung in Richtung des Deckels 37 bewegt, so wird die Feder 32 gespannt. Da der Deckel 37 am Gehäuse 33 der Schaltwalze 10' fixiert ist, baut sich eine Rüσkstellkraft auf, die entlang der Längsachse 12 vom Deckel 37 weg gerichtet ist. Diese Rückstellkraft versucht den Schieber 25 in die Normalstellung zurückzuzwingen.
Die Figuren 3a bis 3e zeigen verschiedene Phasen eines schematischen Schaltvorganges gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem der auszulegende Gang mittels einer Schaltwalze gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere den Schaltwalzen 10, 10' der Fig. 1 und 2, vorgespannt wird. In den Figuren 3a bis 3e ist die Kreismantelfläche der Schaltwalze 10 bzw. 10' auf eine ebene Fläche projiziert. Der Pfeil 13' entspricht der Drehrichtung 13 der Figur 1.
Ferner sind in den Figuren 3a bis 3e zwei Spurfolger S und Z dargestellt. Der Spurfolger S folgt der Umfangsspur 14 und ist dem auszulegenden Startgang zugeordnet. Der Spurfolger Z folgt der Umfangsspur 16 und ist dem einzulegenden Zielgang zugeordnet. Zur Vereinfachung der Darstellung bewegt sich nicht die Schaltwalze, sondern die Spurfolger Z und S bewegen sich in zu dem Pfeil 13' entgegengesetzter Richtung.
In Figur 3a ist die Situation dargestellt, dass der Startgang eingeleg-fc und der Zielgang ausgelegt ist. Auf ein Schaltsignal (nicht dargestellt) hin wird die Schaltwalze gemäß der Erfindung in Richtung des Pfeils 13' gedreht. Die Schaltzacke 20 des Startgangs beginnt (in Drehrichtung) räumlich vor der Schaltzacke 20' des Zielgangs.
Mit Hilfe einer gestrichelten Linie 41 ist die Form einer Flanke 22 der Umfangsspur 14 dargestellt, wie man sie im Stand der Technik vorfinden würde. Gemäß dem Stand der Technik würde die Flanke 22 gemäß der gestrichelten Linie 41 fortgesetzt werden, um in einen statischen Flankenabschnitt 26 überzugehen, der bei der vorliegenden Erfindung jedoch beweglich gelagert ist. Auch hier wäre die Schaltzacke 20 der Umfangsspur 14 räumlich vor der Schaltzacke 20' der Umfangsspur 16 angeordnet. Dadurch wird gewährleistet, dass ein Auslegen zeitlich vor einem Einlegen bei Drehung der Walze in Richtung des Pfeils 13' gewährleistet wird. Die rechte Flanke der Umfangsspur 14 bestünde dann nämlich aus einem durchgehenden Teil ohne eine beweglich gelagerte Flanke 26. Der Spurfolger S würde bei einer Drehung der Schaltwalze in Richtung des Pfeils 13' durch die statische Flanke 26 in der Figur 3a nach links bewegt werden, was ein Auslegen zur Folge hätte. Danach würde der Spurfolger Z des Zielgangs auf Grund der Schaltzacke 20' ein Einlegen des Zielgangs verursachen.
Dabei ist das in der Erfindung beschriebene System, insbesondere die Feder, so ausführbar, dass ebenso ein Schaltablauf gemäß dem Stand der Technik - also mit vollständig geöffneter Hauptkupplung ohne Vorspannen des Startganges - möglich ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch in einem Bereich 36 der Schaltzacke der ersten Umfangsspur 14 ein in axialer Richtung beweglich gelagerter Schieber 25 vorgesehen. Der Bereich 36 umfasst die Schaltzacke 20 und Teile der Umfangsspur 14, die direkt an die Schaltzacke 20 anschließen. Bei einer Drehung der Schaltwalze in Richtung des Pfeils 13' wird der Spurfolger S also entlang der Flanke 22 der ersten Umfangsspur 14 in Richtung des beweglich gelagerten Flankenabschnitts 26 des Schiebers 25 geführt.
Durch das Vorsehen des Schiebers 25 verbreitert sich effektiv gesehen die Spur 14 (vgl. auch Figur 3σ).
In Figur 3b hat sich die Schaltwalze bereits soweit in Richtung des Pfeils 13' gedreht, dass der Spurfolger S den Flankenabschnitt 26 des Schiebers 25 berührt. Da der Startgang noch durch ein (Rest-)Moment beaufschlagt ist, wird der Startgang über eine Verzahnung des Kupplungskörpers und der Schaltmuffe gehalten. Dies bedeutet, dass sich der Spurfolger S (noch) nicht in der Figur 3b nach links, d.h. in seine Neutralstellung, bewegen kann. Des Weiteren resultiert dies darin, dass der Spurfoiger S seine ursprüngliche axiale Position beibehält und den Schieber 25 somit in Richtung eines Pfeils 40 bewegt.
Der Pfeil 40 ist in axialer Richtung, d.h. in der Figur 3b nach rechts, von der Umfangsspur 14 weg orientiert. Durch die axiale Bewegung des Schiebers 25 baut sich eine Rückstellkraft FR auf, die in zum Pfeil 40 entgegengesetzter Richtung orientiert ist. Diese Rückstellkraft FR bewirkt die Vorspannkraft.
In Figur 3c ist die Schaltwalze gemäß der vorliegenden Erfindung noch weiter in Richtung des Pfeils 13' gedreht worden. Der Schieber 25 wurde während der Drehung auf Grund seiner rampenartigen Ausgestaltung und der Bewegung des Spurfolgers S in Umfangsrichtung noch weiter in axialer Richtung 40 bewegt. Daraus resultiert eine noch größere Rückstellkraft FR. Der Spurfolger S hat den Schieber 25 um den gesamten Auslegeweg 42 verschoben. Die in der Feder akkumulierte Energie ist jetzt maximal und entspricht mindestens der zur Auslegung des Startgangs erforderlichen Rückstell- bzw. VorSpannkraft.
Der Spurfolger Z des Zielganges hat sich in der Spur 16 axial in zur Richtung 40 entgegengesetzter Richtung bewegt, d.h. in Richtung der Reibposition (Synchronpunkt) der an den Spurfolger Z gekoppelten Synchronisiereinrichtung. Da sich diese Position in Folge von Verschleiß in der Synchronisiereinrichtung in zur Richtung 40 entgegengesetzter Richtung verschieben wird, ist an dem Schieber 25 in diesem Bereich ein in Umfangsrichtung geradliniger Teil des Flankenabschnitts 26 ausgebildet, der in diesem Bereich eine konstante Kraft FR auf den Schieber 25 ausübt. Dieser gerade Teil kompensiert somit die toleranzbehaftete Lage des Reibpunktes (Synchronpunkt) der Synchronisiereinrichtung am Spurfolger Z bei gleichzeitiger konstanter Kraft FR auf den Schieber 25.
Unmittelbar auf die in der Figur 3c dargestellte Situation folgt eine Situation, wie sie in der Figur 3d dargestellt ist. Die Schaltwalze gemäß der Erfindung hat sich nochmals geringfügig in Richtung des Pfeils 13' gedreht. Die Ganghaltekraft ist kleiner oder gleich der Gangvorspannkraft durch die Feder, so dass der Startgang ausgelegt und wenn nötig bis in eine Neutralposition 46 verschoben werden kann. In diesem Fall befindet sich der Schieber 25 wieder in seiner neutralen Stellung. Die durch die Feder akkumulierte FR Rückstellkraft ist zum Auslegen des Startganges verwendet worden und kehrt somit wieder auf den Ausgangswert zurück.
Zum gleichen Zeitpunkt bleibt der Zielgang bzw. dessen Spurfolger Z im Synchronpunkt, bei dem der einzulegende Zielgang ein Antriebsmoment aufnimmt.
Anschließend wird bei weiterer Drehung der Walze der Spurfolger Z des Zielganges vollständig aufgrund der Führung entlang der Flanke 22' der zweiten Umfangsspur 16 in axialer Richtung, in der Figur 3d nach links, verschoben, um den Zielgang vollständig einzulegen.
In der Figur 3e ist die Situation gezeigt, bei der der Startgang vollständig ausgelegt und der Zielgang vollständig eingelegt ist. Figur 4 zeigt einen Graphen, bei dem das getriebeausgangsseiti- ge Antriebsmoment MA gegen die Zeit t aufgetragen ist. Im Graphen der Figur 4 sind drei Kurven f_ , f2 und f3 gezeigt.
Die Kurve f_ (gestrichelte Linie) zeigt einen Schaltvorgang mit rein sequenzieller Schaltabfolge bei vollständig geöffneter Hauptkupplung. Der Kraftaufbau zum Auslegen des Startganges erfolgt nach dem vollständigen Öffnen der Hauptkupplung. Das Anfahren des Synchronpunktes des Zielganges erfolgt nach dem vollständigen Auslegen des Startganges. Dies spiegelt ein Schalten mit Zugkraftunterbrechung wieder.
Die Kurve f2 (strichpunktierte Linie) zeigt einen Schaltvorgang mit überschneidender/parallel ausgeführter Schaltabfolge bei vollständig geöffneter Hauptkupplung. Der Kraftaufbau zum Auslegen des S-fcartganges erfolgt vor dem vollständigen Öffnen der Hauptkupplung. Somit wird der Startgang vorgespannt ausgelegt. Das Anfahren des Synchronpunktes des Zielganges erfolgt während des vollständigen Auslegens des Startganges und während dem vollständigen Öffnen der Hauptkupplung. Man erhält so ein Schalten mit verkürzter Zugkraftunterbrechung.
Die Kurve f3 (durchgezogene Linie) zeigt einen Schaltvorgang mit überschneidender/parallel ausgeführter Schaltabfolge bei nicht bzw. nicht vollständig geöffneter Hauptkupplung. Der Kraftaufbau zum Auslegen des Startganges erfolgt bei nicht oder nicht vollständig geöffneter Hauptkupplung. Dies bedeutet, der Startvorgang wird vorgespannt ausgelegt. Das Anfahren des Synchronpunktes des Zielganges sowie der Aufbau eines Stütz-/Über- gang omentes am Zielgang erfolgt während des Vorspannens des Startganges . Somit ist die Hauptkupplung zu keiner Zeit voll- ständig geöffnet. Es erfolgt ein Schalten mit Zugkraftunterstützung.
Die Schaltwalze gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht somit Schaltvorgänge, die durch die Kurven f:, f2 sowie f3 in Figur 4 dargestellt sind.
In der Figur 5 ist eine alternative Ausführungsform der Schaltwalze gemäß der Erfindung anhand eines weiteren Schaltvorgangs gezeigt, der im Detail in den Figuren 5a bis 5d dargestellt ist.
Die Schaltwalze gemäß der in der Figur 5 gezeigten Ausführungsform unterscheidet sich von der Schaltwalze der Figuren 1 und 2 darin, dass die Umfangsspur 14, die den beweglichen Schieber 25 umfasst, eine sogenannte Auswurfsflanke A aufweist. Die Auswurfsflanke A ist Teil der Flanke 22 der Umfangsspur 14. Die Auswurfsflanke A schließt sich an den beweglich gelagerten Flankenabschnitt 26 bzw. des geradlinigen Bereiches des Flankenabschnitts des Schiebers 25 an und liegt im Bereich der Schaltzacke. Die Auswurfsflanke A dient zur Aktivierung einer Notauslegung des Startgangs bei einem Versagen bzw. einer Fehlfunktion des Schiebers 25.
Um das Getriebe nicht zu schädigen bzw. zu zerstören, dürfen niemals zwei Gänge gleichzeitig eingelegt sein. Die Auswurfsflanke A gewährleistet, dass, bevor der Zielgang eingelegt werden kann, der Startgang automatisch zwingend ausgeworfen wird. In der Figur 5a ist ein Zustand gezeigt, bei dem der Schieber 25 eine Fehlfunktion aufweist. Der Schieber 25 wurde zwar aus seiner Normalstellung in die Stellung bewegt, aus der normalerweise die Rückstellung aufgrund der akkumulierten Rückstellkraft erfolgt (vgl. Fig. 3d) . Aufgrund eines Schadens, z.B. am Federelement (nicht dargestellt), wird aber hier die Rückstellkraft entweder nicht akkumuliert oder nicht ausgelöst.
Da die Schaltwalze jedoch weiter in der Drehrichtung 13' bewegt wird, der Startgang jedoch noch immer nicht ausgelegt ist, bewegt sich der Spurfolger S, wie in Figur 5b dargestellt, in Richtung der Auswurfsflanke A. Die schaltzackenartig ausgebildete Auswurfsflanke A bewirkt nun, dass der Spurfolger S sich in Richtung eines Pfeils 44 bewegt. Der Pfeil 44 zeigt in Richtung des ausgelegten Zustands des Startgangs.
Ferner sieht man in der Figur 5b, dass der Spurfolger Z des Zielgangs sich (räumlich) am Anfang der Schaltzacke in der zweiten Umfangsspur 16 befindet. Der Spurfolger Z wird aufgrund der Flanke 22' der Umfangsspur 16 in Richtung des eingelegten Zustands des Zielgangs gezwungen.
In der Figur 5c hat sich die Schaltwalze noch ein kleines Stück weiter in Richtung des Pfeils 13' bewegt. Der Spurfolger S des Startgangs wird aufgrund der Auswurfsflanke A in Richtung des Pfeils 44 bewegt, d.h. er wird ausgelegt. Gleichzeitig wird auch der Spurfolger Z des Zielgangs in die Richtung des Pfeils 44 bewegt, um eingelegt zu werden.
Die Figur 5d zeigt einen Zustand, bei dem der Startgang ausgelegt und der Zielgang eingelegt ist. Die Auswurfsflanke A hat bewirkt, dass der Startgang gerade noch rechtzeitig, bevor der Zielgang eingelegt wurde, ausgelegt wurde.
Auf diese Weise umfasst die Schaltwalze also eine Sicherung gegenüber einem gleichzeitigen Einlegen von zwei Gängen.
Wie man der Figur 5d entnehmen kann, weist der Flankenabschnitt 26 des Schiebers 25 einen in Umfangsrichtung geradlinig verlaufenden Plateaubereich 26' auf.
Der Plateaubereich 26' dient vorzugsweise dazu, Toleranzen auszugleichen. Durch Verschleißerscheinungen wird sich die Lage des Synchronpunktes des Zielgangs verändern. Da sich der Plateaubereich 26' über eine gewisse Länge in Umfangsrichtung erstreckt, hat man somit einen Drehwinkelbereich gleicher Auslegekraft, innerhalb dessen der Synchronpunkt des Zielganges variieren darf.
Der Flankenabschnitt 26 ist vorzugsweise in axialer Richtung angeschrägt, wie aus den Figuren 3 und 5 ersichtlich. Die An- schrägung bewirkt, dass die Bewegung des Spurfolgers S in Umfangsrichtung bzw. die Bewegung der Schaltwalze in Umfangsrichtung eine Bewegung des Schiebers 25 in axialer Richtung bewirkt. Die axiale Bewegung des Schiebers 25 bewirkt, dass die für die Vorspannung erforderlich Rückstellkraft erzeugt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltwalze (10; 10') für ein Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Umfangsspur (14, 16), insbesondere einer Umfangsnut (14, 16), in die mindestens ein axial verschiebbarer Spurfolger (S, Z) eingreifen kann, wobei die Umfangsspur (14, 16) Flanken (22, 24) aufweist, an denen der Spurfolger (S, Z) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Flanken (22) einen Abschnitt (26) aufweist, der aus einer Normalstellung gegen eine Rückstellkraft (FR) axial beweglich gelagert ist.
2. Schaltwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkraft (FR) mit zunehmender axialer Bewegung des beweglich gelagerten Flankenabschnitts (26) aus der Normalstellung heraus mit beliebigem Kennlinie-Charakter zunimmt.
3. Schaltwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenabschnitt (26) in Normalstellung gegenüber seiner zugeordneten Flanke (22) vorsteht.
4. Schaltwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spur (14, 16) zumindest eine Schaltzacke (20) aufweist, durch die ein Wechsel eines Ganges des Getriebes hervorrufbar ist, wobei der beweglich gelagerte Flankenabschnitt (26) räumlich im Wesentlichen im Bereich der Schaltzacke (20) angeordnet ist.
5. Schaltwalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der beweglich gelagerte Flankenabschnitt (26) die Form einer Schaltzackenflanke aufweist.
6. Schaltwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flankenabschnitt (A) der Spur (14, 16), der sich in Schaltrichtung an den beweglich gelagerten Flankenabschnitt (26) anschließt, als Auswurfabschnitt (A) ausgebildet ist.
7. Schaltwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsspur (14, 16) im Bereich des beweglich gelagerten Flankenabschnitts (26) in axialer Richtung verbreitert ist.
8. Schaltwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der beweglich gelagerte Flankenabschnitt (26) einem Schieber (25) zugeordnet ist, dem Mittel (30) zum Erzeugen der Rückstellkraft (FR) zugeordnet sind.
9. Schaltwalze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (30) zum Erzeugen der Rückstellkraft (FR) eine Feder (32) aufweisen.
10. Schaltwalze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkonstante der Feder (32) so gewählt ist, dass die Feder mindestens die Kraft aufnehmen kann, die zur axialen Bewegung des Spurfolgers (S, Z) erforderlich ist, um einen eingelegten Gang des Getriebes, insbesondere unter Teillast, auszulegen.
11. Schaltwalze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (30) zum Erzeugen der Rückstellkraft (FR) ein Feder-DämpfungsSystem sind, das in Abhängigkeit von der Schaltzeit verschieden große Rückstellkräfte (FR) erzeugt.
12. Schaltwalze nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (30, 30') zum Erzeugen der Rückstellkraft (FR) innerhalb der Schaltwalze (10') vorgesehen sind.
13. Schaltwalze nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (30, 30') zum Erzeugen der Rückstellkraft (FR) außerhalb der Schaltwalze (10) vorgesehen sind.
14. Schaltwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkraft (FR) über ein weiteres Steuerelement (31) aktiv regelbar ist.
15. Schaltwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der beweglich gelagerte Flankenabschnitt (26) einen Plateaubereich (26') aufweist.
16. Schaltwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der beweglich gelagerte Flankenabschnitt (26) so ausgebildet ist, dass spätestens dann, wenn ein einzulegender Gang seinen Synchronpunkt erreicht, beim auszulegenden Gang die Rückstellkraft (FR) ausreichend groß ist, um den auszulegenden Gang auszulegen.
17. Automatisiertes Schaltgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einer Schaltanordnung zum Ein- und Auslegen von Gängen des Schaltgetriebes, wobei die Schaltanordnung mindestens eine Schaltwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 16 aufweist.
18. Schaltwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der beweglich gelagerte Flankenabschnitt (26) so ausgebildet ist, dass er in axialer Richtung teilweise angeschrägt ist.
19. Verfahren zum Vorspannen eines auszulegenden Ganges eines Stufengetriebes eines Kraftfahrzeugs, das die folgenden Schritte aufweist:
(a) Drehen einer Schaltwalze (10; 10') des Stufengetriebes, wobei die Schaltwalze mindestens eine Umfangsspur (14, 16), insbesondere eine Umfangsnut (14, 16), aufweist, in die mindestens ein axial verschiebbarer Spurfolger (S, Z) eingreift, wobei die Umfangsspur (14, 16) Flanken (22, 24) aufweist, an denen der Spurfolger (S, Z) geführt ist, und wobei eine der Flanken (22) einen Abschnitt (26) aufweist, der aus einer Normalstellung gegen eine Rückstellkraft (FR) axial beweglich gelagert ist, und
(b) Bewegen in axialer Richtung des beweglich gelagerten Flankenabschnitts (26) gegen die Rückstellkraft (FR) durch die Drehung der Schaltwalze (10; 10').
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