WO2018050163A1

WO2018050163A1 - Betätigungseinrichtung für ein schaltgetriebe und schaltgetriebe

Info

Publication number: WO2018050163A1
Application number: PCT/DE2017/100775
Authority: WO
Inventors: Marco Grethel; Markus Baehr
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-09-14
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2018-03-22
Anticipated expiration: 2019-03-14
Also published as: DE102016217473A1; DE112017004615A5

Abstract

Betätigungseinrichtung für ein Schaltgetriebe, das Schaltgetriebe aufweisend wenigstens ein zwischen einer offenen Schaltstellung und wenigstens einer geschlossenen Schaltstellung schaltbares Schaltelement, die Betätigungseinrichtung aufweisend wenigstens eine Schaltstange, die entlang einer Schaltstangenlängsachse verschiebbar und mit dem wenigstens einen Schaltelement gekoppelt ist, um das wenigstens eine Schaltelement zwischen der offenen Schaltstellung und der wenigstens einen geschlossenen Schaltstellung zu schalten, wenigstens eine Schaltwelle, die in eine Wählrichtung (W1, W2) drehbar ist, um die wenigstens eine Schaltstange zum Verschieben auszuwählen, und die in eine der Wählrichtung (W1, W2) entgegengesetzte Schaltrichtung (S1, S2) drehbar ist, um die wenigstens eine Schaltstange zu verschieben, und eine Aktuatoreinrichtung zum Drehen der wenigstens einen Schaltwelle), wobei die Betätigungseinrichtung eine Getriebeeinrichtung (200) aufweist, die in Wählrichtung (W1, W2) eine Wählübersetzung und in Schaltrichtung (S1, S2) eine Schaltübersetzung aufweist, und Schaltgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das Schaltgetriebe aufweisend wenigstens ein zwischen einer offenen Schaltstellung und wenigstens einer geschlossenen Schaltstellung schaltbares Schaltelement, wobei das Schaltgetriebe eine derartige Betätigungseinrichtung aufweist.

Description

Betätigungseinrichtung für ein Schaltgetriebe und Schaltgetriebe

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für ein Schaltgetriebe, das Schaltge- triebe aufweisend wenigstens ein zwischen einer offenen Schaltstellung und wenigstens einer geschlossenen Schaltstellung schaltbares Schaltelement, die Betätigungseinrichtung aufweisend wenigstens eine Schaltstange, die entlang einer Schaltstangenlängsachse verschiebbar und mit dem wenigstens einen Schaltelement gekoppelt ist, um das wenigstens eine Schaltelement zwischen der offenen Schaltstellung und der wenigstens einen geschlossenen Schaltstellung zu schalten, wenigstens eine Schaltwelle, die in eine Wählrichtung drehbar ist, um die wenigstens eine Schaltstange zum Verschieben auszuwählen, und die in eine der Wählrichtung entgegengesetzte Schaltrichtung drehbar ist, um die wenigstens eine Schaltstange zu verschieben, und eine Aktuatoreinrichtung zum Drehen der wenigstens einen Schaltwelle. Außer- dem betrifft die Erfindung ein Schaltgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das Schaltgetriebe aufweisend wenigstens ein zwischen einer offenen Schaltstellung und wenigstens einer geschlossenen Schaltstellung schaltbares Schaltelement.

Aus der DE 10 2014 1 15 371 A1 ist eine Schaltanordnung bekannt für ein Kraftfahr- zeuggetriebe, mit einem Gehäuse, das eine Längsachse definiert, mit einer Stange, die in Bezug auf das Gehäuse axial verschieblich gelagert ist und die mit einer Schaltkupplungsanordnung koppelbar ist, und mit einer Schaltwelle, die in Bezug auf das Gehäuse verdrehbar gelagert ist und die quer zu der Längsachse ausgerichtet ist, wobei die Schaltwelle mit der Stange mittels wenigstens einer Mitnehmereinrichtung gekoppelt ist, derart, dass die Stange bei einer Verdrehung der Schaltwelle in einer ersten Schaltdrehrichtung in einer ersten Längsrichtung verschoben werden kann, wobei die Schaltanordnung eine zweite Schaltwelle aufweist, die in Bezug auf das Gehäuse verdrehbar gelagert ist und die quer zu der Längsachse ausgerichtet ist, wobei die zweite Schaltwelle mit der Stange mittels wenigstens einer zweiten Mitneh- mereinrichtung gekoppelt ist, derart, dass die Stange bei einer Verdrehung der zweiten Schaltwelle in einer zweiten Schaltdrehrichtung in einer zweiten Längsrichtung verschoben werden kann. Aus der DE 10 2014 1 15 373 A1 ist eine Schaltanordnung bekannt für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Gehäuse, das eine Längsachse definiert, mit einer Stange, die in Bezug auf das Gehäuse axial verschieblich gelagert ist und die mit einer Schaltkupplungsanordnung koppelbar ist, und mit einer Schaltwelle, die in Bezug auf das Gehäuse verdrehbar gelagert ist und die quer zu der Längsachse ausgerichtet ist, wobei die Schaltwelle mit der Stange mittels wenigstens einer Mitnehmereinrichtung gekoppelt ist, derart, dass die Stange bei einer Verdrehung der Schaltwelle in einer ersten Schaltdrehrichtung in einer ersten Längsrichtung verschoben werden kann, wobei die Mitnehmereinrichtung einen Schaltnocken an der Schaltwelle und einen Nockenfolgerabschnitt an der Stange aufweist, wobei der Schaltnocken bei Verdrehung der Schaltwelle in der ersten Drehrichtung an dem Nockenfolgerabschnitt der Stange angreifen kann, um diese in der ersten Längsrichtung um einen vorbestimmten Schaltweg zu versetzen, wobei die Mitnehmereinrichtung so ausgebildet ist, dass der Schaltnocken und der Nockenfolgerabschnitt am Ende des vorbestimmten

Schaltweges außer Eingriff gelangen, sodass die Schaltwelle in der ersten Drehrichtung weiterdrehbar ist.

Zur genaueren Information über die Merkmale der vorliegenden Erfindung wird ausdrücklich auf die Veröffentlichungen DE 10 2014 1 15 371 A1 und DE 10 2014 1 15 373 A1 verwiesen. Die Lehren dieser Veröffentlichungen sind als Bestandteil des vorliegenden Dokuments anzusehen. Merkmale dieser Veröffentlichungen sind Merkmale des vorliegenden Dokuments.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Betätigungsein- richtung baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Schaltgetriebe baulich und/oder funktional zu verbessern.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Betätigungseinrichtung mit den Merkmalen des An- Spruchs 1 .

Die wenigstens eine Schaltstange ist vorzugsweise in Erstreckungsrichtung einer Hauptachse des Schaltgetriebes verschiebbar. Die wenigstens eine Schaltstange ist vorzugsweise entsprechend den Schaltstellungen des wenigstens einen Schaltele- ments verschiebbar. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Schaltstange zwischen einer ersten Endlage, einer Mittellage und einer zweiten Endlage verschiebbar. Die Schaltstangenlängsachse verläuft vorzugsweise parallel zur Erstreckungsrichtung einer Hauptachse des Schaltgetriebes. Die wenigstens eine Schaltwelle weist eine Schaltwellenachse auf. Die Schaltwellenachse verläuft vorzugsweise quer, insbesondere rechtwinklig, zur Schaltstangenlängsachse. Die wenigstens eine Schaltwelle weist vorzugsweise wenigstens einen Nocken zum Verschieben der wenigstens einen Schaltstange auf. Der wenigstens eine Nocken ist vorzugsweise in Wählrichtung unwirksam und in Schaltrichtung wirksam. Die wenigstens eine Schaltstange wird zum Verschieben ausgewählt, indem der wenigstens eine Nocken durch Drehen der wenigstens einen Schaltwelle in Wählrichtung an der wenigstens einen Schaltstange positioniert wird. Die wenigstens eine Schaltstange wird verschoben, indem nach einem Auswählen der wenigstens einen Schaltstange die wenigstens eine Schaltwelle in Schaltrichtung gedreht wird, wobei mithilfe des wenigstens einen Nockens die wenigs- tens einen Schaltstange beaufschlagt wird. Die Aktuatoreinrichtung weist vorzugsweise wenigstens einen Elektromotor auf.

Die Wählübersetzung ist nur in Wählrichtung und die Schaltübersetzung ist nur in Schaltrichtung wirksam. Die Wählübersetzung und die Schaltübersetzung weisen ins- besondere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse und gleiche Übersetzungsvorzeichen auf. Die Wählübersetzung und die Schaltübersetzung weisen beispielsweise beide ein positives Übersetzungsvorzeichen oder beide ein negatives Übersetzungsvorzeichen auf. Bevorzugt ist es, wenn die Wählübersetzung kleiner als die Schaltübersetzung ist. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn eine Wählübersetzung derart gewählt wird, dass sich ausgehend von einem Eingange der Getriebeeinrichtung an einem Ausgang der Getriebeeinrichtung eine erhöhte Drehzahl ergibt, und eine Schaltübersetzung derart gewählt wird, dass sich ausgehend von einem Eingange der Getriebeeinrichtung an einem Ausgang der Getriebeeinrichtung ein erhöhtes Moment ergibt. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn momentbezogen die Getriebeeinrich- tung eine Wählübersetzung iw<1 und eine Schaltübersetzung is=1 aufweist.

Die Getriebeeinrichtung weist vorzugsweise wenigstens einen Planetenradsatz und/oder wenigstens einen Freilauf auf. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung weist die Getriebeeinrichtung einen Eingang, einen ersten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, Planetenrädern, einem Planetenträger und einem Hohlrad, einen ersten Freilauf mit einer in Wählrichtung wirksamen Kupplungsrichtung und einer in Schaltrichtung wirksamen Freilaufrichtung, einen zweiten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, Planetenrädern, einem Planetenträger und einem Hohlrad, einen zweiten Freilauf mit einer in Schaltrichtung wirksamen Kupplungsrichtung und einer in Wählrichtung wirksamen Freilaufrichtung und einen Ausgang auf. Vorzugsweise ist der Eingang mit einer Eingangswelle gebildet. Vorzugsweise ist der Ausgang mit einer Ausgangswelle gebildet.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Eingang der Aktuatoreinrichtung zugeordnet ist, der Eingang über den ersten Freilauf mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und über den zweiten Freilauf mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbunden ist, und der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes drehfest angeordnet ist. Außerdem ist es besonders bevorzugt, wenn das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes miteinander drehfest verbunden sind. Außerdem ist es besonders bevorzugt, wenn der Eingang mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden ist, der Ausgang mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden ist, und der Ausgang der wenigstens einen Schaltwelle zugeordnet ist.

Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einem Schaltgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 10.

Das Schaltgetriebe dient insbesondere zur Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Das Schaltgetriebe dient insbesondere zur Anordnung zwischen einer Antriebsmaschine und antreibbaren Fahrzeugrädern. Das Schaltgetriebe ist insbesondere ein Stufenschaltgetriebe mit mehreren Übersetzungsstufen für Vorwärtsfahrt und einer Übersetzungsstufe für Rückwärtsfahrt. Das Schaltgetriebe weist insbesondere ein erstes Teilgetriebe, das einer ersten Kupplung einer Doppelkupplung zuge- ordnet ist, und ein zweites Teilgetriebe, das einer zweiten Kupplung einer Doppelkupplung zugeordnet ist, auf. Das erste Teilgetriebe weist ungerade Übersetzungsstufen und das zweite Teilgetriebe weist gerade Übersetzungsstufen auf. Das Schaltgetriebe kann eine Hauptachse aufweisen. Das Schaltgetriebe weist vorzugsweise wenigstens ein Schaltelement zum Schalten von Übersetzungsstufen des ersten Teilgetriebes und wenigstens ein Schaltelement zum Schalten von Übersetzungsstufen des zweiten Teilgetriebes auf. Das wenigstens eine Schaltelement ist vorzugsweise zwischen einer offenen Schaltstellung und zwei geschlossenen Schaltstellungen schaltbar. Ebenfalls bevorzugt ist es, wenn das wenigstens eine Schaltelement zwischen einer offenen Schaltstellung und einer geschlossenen Schaltstellung schaltbar ist. Das wenigstens eine Schaltelement weist insbesondere eine in Er- streckungsrichtung der Hauptachse verschiebbare Schaltmuffe auf.

Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine bewegungsrichtungsabhängige Übersetzung für den Antrieb von Schaltnockenwellen. Vorzugsweise wird ein drehrichtungsabhängig bzw. momentrichtungsabhängig schaltendes Getriebe zwischen einem Aktormotor und ei- ner Getriebeeingangswelle eingebaut, wobei sich nur der Betrag einer Übersetzung, jedoch nicht deren Vorzeichen ändert. Beispielsweise kann dies durch einen geeigneten Einsatz zweier Planetensätzen mit zwei Freiläufen erreicht werden. Eine Eingangswelle ist über je einen Freilauf mit einem Sonnenrad und einem Hohlrad einer Planetenstufe 1 verbunden, wobei wirksame Richtungen der Freiläufe einander ent- gegengesetzt sind. Planetenträger der Planetenstufe 1 sind fixiert. Hohlradstufen der beiden Planetenstufen sind über eine Zwischen- oder Hohlwelle miteinander verbunden. Die Eingangswelle ist mit einem Planetenträger von Planetenstufe 2 verbunden. Ein Abtrieb ist mit einer Sonne der Planetenstufe 2 verbunden. Bei Antriebs- Drehrichtung 1 wird ein Moment über Freilauf 1 auf die Sonne von Planetenstufe 1 übertragen, dadurch dreht sich die Zwischenwelle mit einer Drehzahl mit kleinerem Betrag und entgegengesetztem Vorzeichen wie die Eingangswelle. Durch gewichtete Addition der Drehzahlen in Planetenstufe 2 ergibt sich nun am Abtrieb eine betragsmäßig größere Drehzahl mit demselben Vorzeichen wie die der Eingangswelle. Bei Antriebsdrehrichtung 2 wird ein Moment über den Freilauf 2 übertragen. Damit drehen sich die Eingangswelle und die Hohlwelle mit derselben Drehzahl. Dies führt auch dazu, dass sich die Abtriebswelle mit derselben Drehzahl dreht.

Mit der Erfindung werden ein Komfort und/oder eine Schaltsicherheit erhöht. Wählzeiten werden reduziert und ausreichend große Schaltkräfte werden bereitgestellt. Eine zu schaltende Übersetzungsstufe kann mit einer erhöhten Geschwindigkeit gewählt und/oder eine Übersetzungsstufe kann mit einer erhöhten Kraft geschaltet werden.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figu- ren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen. Es zeigen schematisch und beispielhaft:

Fig. 1 einen Kraftfahrzeug-Antriebstrang mit einem Schaltgetriebe mit einer Betätigungseinrichtung, und Fig. 2 eine Getriebeeinrichtung, die in Wählrichtung eine Wählübersetzung und in Schaltrichtung eine Schaltübersetzung aufweist.

In Fig. 1 ist ein Antriebstrang für ein Kraftfahrzeug schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Der Antriebstrang 10 beinhaltet einen Antriebsmotor 12, wie ei- nen Verbrennungsmotor oder eine Hybrid-Antriebseinheit, eine Kupplungsanordnung 14, ein Kraftfahrzeuggetriebe 16 in Form eines Stufengetriebes sowie ein Differential 18, mittels dessen Antriebsleistung auf angetriebene Räder 20L, 20R verteilt werden kann. Das Kraftfahrzeuggetriebe 16 ist zusammen mit der Kupplungsanordnung 14 als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet. Die Kupplungsanordnung 14 beinhaltet demzufolge eine erste Reibkupplung 22 für die ungeraden Gangstufen und eine zweite Reibkupplung 24 für die geraden Gangstufen des Getriebes 16. In entsprechender Weise beinhaltet das Getriebe 16 ein erstes Teilgetriebe 26 für die ungeraden Gangstufen und ein zweites Teilgetriebe 28 für die geraden Gangstufen.

Aus Übersichtsgründen sind nur einige der Gangstufen des Kraftfahrzeuggetriebes 16 dargestellt. Das erste Teilgetriebe 26 beinhaltet eine erste Schaltkupplungsanordnung 30, mittels der bspw. die Gangstufen 1 und 7 schaltbar sind. Ferner beinhaltet das zweite Teiigetriebe 28 eine zweite Schaltkupplungsanordnung 32, mittels der bspw. die Gangstufen 4 und R schaltbar sind. Es versteht sich, dass das erste Teilgetriebe 26 weitere Gangstufen 3, 5 und ggf. 9 aufweisen kann, und das zweite Teilgetriebe 28 weitere Gangstufen 2, 6 und ggf. 8 beinhalten kann.

Das Kraftfahrzeuggetriebe 16 ist, wie dargestellt, als Stufengetriebe in Vorgelegebauweise ausgeführt, und die Schaltkupplungsanordnungen 30 dienen jeweils zum Verbinden von den Gangstufen zugeordneten Losrädern mit einer jeweiligen Welle. Ein gemeinsamer Ausgang der zwei Teilgetriebe 26, 28 ist mit einem Eingangsglied des Differentials 18 verbunden.

In Fig. 1 ist ferner angedeutet, dass der Antriebstrang 10 ein Gehäuse 34 aufweisen kann, das insbesondere als Getriebegehäuse ausgebildet sein kann. Der Antriebstrang 10 definiert eine Längsachse 36, wobei insbesondere Wellen des Getrie- bes 16 parallel zu dieser Längsachse 36 angeordnet sind.

Bei dem Antriebstrang 10 handelt es sich insbesondere um einen automatisierten Antriebstrang. So werden die zwei Reibkupplungen 22, 24 vorzugsweise automatisiert betätigt, mittels geeigneter Aktuatoren, die in Fig. 1 jedoch nicht dargestellt sind. Zum Betätigen (d.h. Einlegen und Auslegen) von Gangstufen des Getriebes 16 ist eine Schaltanordnung vorgesehen, die in Fig. 1 schematisch dargestellt und mit 40 bezeichnet ist.

Die Schaltanordnung 40 weist eine Mehrzahl von Stangen 42a, 42b, 42c, 42d auf, die jeweils als Schaltstangen ausgebildet sind. Die Schaltstangen 42 sind parallel zu der Längsachse 36 an dem Gehäuse 34 verschieblich gelagert und jeweils ausgehend von einer Neutralposition N in einer ersten Längsrichtung 44 zum Einrichten einer ersten Schaltstellung und in einer entgegengesetzten zweiten Längsrichtung 46 zum Einrichten einer zweiten Schaltstellung bewegbar.

Die Schaltstangen 42 sind jeweils über Schaltkupplungs-Kopplungen 48 mit Schaltkupplungsanordnungen des Kraftfahrzeuggetriebes 16 gekoppelt. In Fig. 1 sind aus Übersichtsgründen lediglich eine Kopplung 48a zwischen der Schaltstange 42a und der zweiten Schaltkupplungsanordnung 32 sowie eine Kopplung 48c zwischen der Schaltstange 42c und der ersten Schaltkupplungsanordnung 30 schematisch dargestellt.

Die Schaltstange 42a ist den Gangstufen 4, R zugeordnet. Die Schaltstange 42b ist den Gangstufen 3, 5 zugeordnet. Die Schaltstange 42c ist den Gangstufen 1 , 7 zugeordnet, und die Schaltstange 42d ist den Gangstufen 6, 2 zugeordnet.

Die Schaltstangen 42 weisen jeweils erste Nockenfolgerabschnitte 50a, 50b, 50c, 50d auf, die jeweils im Bereich von einem axialen Ende der Schaltstangen angeordnet sind. Ferner weisen die Schaltstangen 42 jeweils zweite Nockenfolgerabschnitte 52a, 52b, 52c, 52d auf, die jeweils im Bereich des entgegengesetzten axialen Endes der Schaltstangen ausgebildet sind.

Die Schaltanordnung 40 beinhaltet ferner eine erste Schaltwelle 54, die entlang einer ersten Schaltwellenachse 55 ausgerichtet ist, sowie eine zweite Schaltwelle 56, die entlang einer zweiten Schaltwellenachse 57 ausgerichtet ist. Die Schaltwellenachsen 55, 57 sind vorzugsweise parallel, verlaufen quer zu der Längsachse 36 und sind insbesondere windschief in Bezug auf die Schaltstangen 42 angeordnet. Die Schaltstangen 42 liegen vorzugsweise in einer Ebene, die parallel zu den Schaltwellenachsen 55, 57 verläuft.

Die Schaltwellen 54, 56 werden mittels eines Antriebs 60 angetrieben. Im vorliegenden Fall weist der Antrieb 60 einen einzelnen Elektromotor 62 auf, der zum Antrieb der beiden Schaltwellen 54, 56 eingesetzt wird. In einer alternativen Ausführungsform könnte der Antrieb 60 auch einen zweiten Elektromotor 63 aufweisen, wobei der eine Elektromotor 62 dann der ersten Schaltwelle 54 zugeordnet ist und der zweite Elektromotor 63 dann der zweiten Schaltwelle 56 zugeordnet ist. Bevorzugt weist der Antrieb 60 jedoch einen einzelnen Elektromotor 62 auf, wobei die Schaltwellen 54, 56 drehgekoppelt sind, und zwar mittels einer schematisch angedeuteten Schaltwellen- Koppeleinrichtung 64. Folglich reicht zum Antrieb beider Schaltwellen 54, 56 ein einzelner Antriebsmotor 62. Die Schaltwellen-Koppeleinrichtung 64 weist ein erstes Zahnrad 66 auf, das drehfest mit der ersten Schaltwelle 54 verbunden ist, sowie ein zweites Zahnrad 68, das drehfest mit der zweiten Schaltwelle 56 verbunden ist. Die Schaltwellen-Koppeleinrichtung 64 kann im einfachsten Fall darin bestehen, dass die zwei Zahnräder 66, 68 miteinander in Eingriff stehen. In diesem Fall drehen sich die Schaltwellen 54, 56 jeweils in entgegengesetzte Richtungen bzw. gegensinnig. Alternativ ist es möglich, dass die Schaltwellen-Koppeleinrichtung 64 eines oder mehrerer Zahnräder aufweist, über die die Zahnräder 66, 68 miteinander gekoppelt sind. So- fern die Schaltwellen sich gegensinnig bewegen sollen, ist die Anzahl der zwischengeschalteten Zahnräder vorzugsweise gerade. Ferner ist es denkbar, dass die

Schaltwellen-Koppeleinrichtung 64 ein Zugmittel aufweist. Im Falle eines Zahnriemens oder einer Kette erfolgt die Anbindung dann vorzugsweise„über Kreuz", so dass eine gegensinnige Bewegung der Schaltwellen 54, 56 realisierbar ist.

An der ersten Schaltwelle 54 sind erste Schaltnocken 70a, 70b, 70c, 70d ausgebildet, die in Form von Schaltfingern radial nach außen gegenüber einem Außenumfang der ersten Schaltwelle 54 vorstehen. In entsprechender Weise sind an der zweiten

Schaltwelle 56 mehrere zweite Schaltnocken 72a, 72b, 72c, 72d ausgebildet, die auf gleiche Art und Weise ausgebildet sind.

Die ersten Schaltnocken 70a bis 70d sind in Längsrichtung der ersten Schaltwelle 54 verteilt angeordnet und sind ferner über den Umfang verteilt angeordnet. Die zweiten Schaltnocken 72a bis 72d sind in gleicher Weise axial über die Länge der zweiten Schaltwelle 56 verteilt angeordnet, und sind ebenfalls über den Umfang verteilt angeordnet. Die Position der Schaltnocken an den Schaltwellen ist bestimmt durch das sogenannte Schaltbild, also die Lage der Gangstufen.

Der erste Schaltnocken 70a und der erste Nockenfolgerabschnitt 50a bilden eine erste Mitnehmereinrichtung 74a. In entsprechender Weise bilden die weiteren ersten Schaltnocken 70b bis 70d und die weiteren ersten Nockenfolgerabschnitte 50b bis 50d jeweils weitere erste Mitnehmereinrichtungen 74, die in Fig. 1 jedoch nicht näher bezeichnet sind. Der zweite Schaltnocken 72a und der zweite Nockenfolgerabschnitt 52a bilden eine zweite Mitnehmereinrichtung 76a. Wie zuvor, die weiteren zweiten Schaltnocken 72b bis 72d und die weiteren zweiten Nockenfolgerabschnitte 52b bis 52d bilden jeweils weitere zweite Mitnehmereinrichtungen 76, die in Fig. 1 jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher bezeichnet sind.

Die Schaltnocken 70, 72 sind jeweils dazu ausgelegt, an den zugeordneten Nockenfolgerabschnitten 50, 52 so anzugreifen, dass sie ausschließlich eine Schubkraft auf diese übertragen können. So können die ersten Schaltnocken 70 die Schaltstangen 42 jeweils ausschließlich in der ersten Längsrichtung 44 bewegen. In entsprechender Weise können die zweiten Schaltnocken 72 die Schaltstangen 42 ausschließlich in der zweiten, entgegengesetzten Längsrichtung 46 bewegen.

Um eine der Schaltstangen 42 in der ersten Längsrichtung 44 zu bewegen, wird die erste Schaltwelle 54 in einer ersten Schaltdrehrichtung S1 gedreht. Um die

Schaltstangen 42 in der zweiten Längsrichtung 46 zu bewegen, wird die zweite

Schaltwelle 56 in der zweiten Schaltdrehrichtung S2 gedreht.

Die Schaltdrehrichtungen S1 , S2 können gleichsinnig sein, sind jedoch vorzugsweise gegensinnig. Beispielsweise wird zum Anwählen der Gangstufe 4 durch Drehen der ersten Schaltwelle 54 in der ersten Wähldrehrichtung W1 der erste Schaltnocken 70a an dem ersten Nockenfolgerabschnitt 50a zur Anlage gebracht, und zwar an einer Stirnseite des Nockenfolgerabschnittes 50a. Durch Drehen der ersten Schaltwelle 54 in der ersten Schaltdrehrichtung S1 wird die erste Schaltstange 42a in der ersten Längsrichtung 44 bewegt, um auf diese Weise die Gangstufe 4 einzulegen, die der ersten Schaltkupplungsanordnung 28 zugeordnet ist. Um die zugeordnete Gangstufe einzulegen, wird die erste Schaltwelle 54 um einen Winkel ad verdreht, was zu einem Schaltweg d führt, mit dessen Erreichen die Zielgangstufe (hier Gangstufe 4) eingelegt ist.

Die erste Schaltwelle 54 und die zweite Schaltwelle 56 sind, wie oben erwähnt, vorzugsweise drehgekoppelt. Die Schaltwellen 54, 56 sind in relativen Drehstellungen drehgekoppelt, bei denen durch Schaltnocken verlaufende Radialachsen (nicht näher dargestellt) um einen bestimmten Winkel versetzt sind, der vorzugsweise gleich dem Schaltwegwinkel ad ist. Vorliegend ist die Schaltanordnung 40 dazu ausgelegt, ein Kraftfahrzeuggetriebe mit beispielsweise maximal sieben Vorwärtsgangstufen und maximal einer Rückwärtsgangstufe zu betätigen. Die erste Schaltwelle 54 weist zu diesem Zweck vier Schaltnocken 70a-70d auf, die in Umfangsrichtung jeweils um 90° versetzt sind. In gleicher Weise weist zu diesem Zweck die zweite Schaltwelle 56 vier Schaltnocken 72a-72d auf, die ebenfalls jeweils um 90° in Umfangsrichtung versetzt sind. Der Schaltwegwinkel ad beträgt vorzugsweise 45°.

Die Relativverdrehung der zwei Schaltwellen 54, 56 bewirkt, dass bei dieser Ausge- staltung immer nur eine der zwei Schaltwellen 54, 56 einen Schaltvorgang von einer Neutralposition in eine Schaltposition vollziehen kann. Wenn beispielsweise nach Anwählen der Gangstufe 4 die erste Schaltwelle 54 um den Schaltdrehwinkel ad verdreht wird, wird die zweite Schaltwalze 56 lediglich so weit verdreht, bis ein Schaltnocken (hier Schaltnocken 72b) in Anlage an den zugeordneten zweiten Nockenfolger- abschnitt 52 gelangt, ohne die zugeordnete Schaltstange jedoch axial zu versetzen.

Zum Bewegen der zwei Schaltwellen 54, 56 in ihren jeweiligen Schaltdrehrichtungen S1 , S2 kann der einzelne Antriebsmotor 62 in einer Schaltdrehrichtung angetrieben werden. Hierdurch werden jeweilige Schaltvorgänge durchgeführt. Bei einem Antrieb des Antriebsmotors 62 in der entgegengesetzten Drehrichtung wird ein Wählvorgang durchgeführt, mit dem Ziel, den Schaltnocken einer Zielgangstufe in eine Position zu bringen, von der aus dann unmittelbar ein Schaltvorgang eingeleitet werden kann. Ferner ist es möglich, die Schaltwellen 54, 56 jeweils so zu verdrehen, dass ein Ziel- Schaltnocken hinter eine Schaltstange in einer Schaltposition greift, um die

Schaltstange aus der Schaltposition in die Neutralposition zu bewegen.

Wählvorgänge erfolgen bei der Schaltanordnung 40 dadurch, dass die Schaltwellen 54, 56 in einer jeweiligen Wähldrehrichtung W1 , W2 verdreht werden, die entgegengesetzt ist zu den jeweiligen Schaltdrehrichtungen S1 , S2.

Um zu erreichen, dass bei derartigen Wählvorgängen die axiale Position der

Schaltstangen 42a-42d unbeeinflusst bleibt, sind die Mitnehmereinrichtungen 74, 76 jeweils als Freilauf-Mitnehmereinrichtungen ausgebildet. Die Freilaufeigenschaft der Mitnehmereinrichtungen 74, 76 kann entweder dadurch erreicht werden, dass die Nockenfolgerabschnitte 50, 52 beweglich ausgebildet sind, und/oder dadurch, dass die Schaltnocken 70, 72 beweglich ausgebildet sind. Die Mitnehmereinrichtungen 74, 76 sind dazu ausgelegt, um die zugeordneten Schaltstangen 42 jeweils aus einer Schaltposition in eine Neutralposition zu bewegen und von einer Neutralposition in eine Schaltposition zu bewegen.

Bei Schaltanordnungen ist generell darauf zu achten, dass in einem Getriebe bzw. einem Teilgetriebe nicht mehrere Gangstufen gleichzeitig eingelegt werden. Zu diesem Zweck können an den Schaltwalzen 54, 56 sog. Neutralnocken 88 ausgebildet sein. Die in Fig. 1 dargestellten Neutralnocken dienen jeweils dazu, bei einer Schaltbewegung einer Schaltwelle, bei der eine Schaltstange aus einer Neutralposition in eine Gangposition versetzt wird, eine Schaltstange des gleichen Teilgetriebes in eine Neutralposition N zu versetzen, sofern diese Schaltstange noch in einer Schaltstellung sein sollte.

In Fig. 1 ist dies rein schematisch dargestellt. Die Neutralnocken 88 sind in der Regel radial kürzer als die Schaltnocken und können nicht dazu verwendet werden, um eine Schaltstange 42 aus einer Neutralposition in eine Schaltposition zu bewegen. Die Neutralnocken 88 können Schaltstangen ausschließlich aus einer Schaltposition in eine Neutralposition N bewegen.

Wenn beispielsweise bei einem Schaltvorgang der Gangstufe 4 der erste Schaltnocken 70a gegen den zugeordneten Nockenfolgerabschnitt 50a verschwenkt wird, um die Schaltstange 42a in der ersten Längsrichtung 44 zu versetzen, können zugeordnete Neutralnocken 88a-1 an der ersten Schaltwelle 54 sowie 88a-2 an der zweiten Schaltwelle 56 dazu verwendet werden, um die dem gleichen Teilgetriebe zugeordnete Schaltstange 42d in eine Neutralposition N zu versetzen, sofern sich diese

Schaltstange 42d noch nicht in der Neutralposition N befindet. Hierdurch können Blo- ckaden der Teilgetriebe vermieden werden. Die Neutralnocken 88 können in Um- fangsrichtung ausgerichtet mit den zugeordneten Schaltnocken sein, können jedoch auch in Umfangsrichtung versetzt gegenüber dem Schaltnocken sein. In jedem Fall sind die Neutralnocken 88 in Richtung der Längsachse der jeweiligen Schaltwellen 54, 56 versetzt zu dem zugeordneten Schaltnocken angeordnet. Jedem Schaltnocken ist vorzugsweise ein Neutralnocken an der ersten Schaltwelle 54 zugeordnet, sowie ein Neutralnocken an der zweiten Schaltwelle 56.

In Fig. 1 sind aus Gründen einer übersichtlicheren Darstellung lediglich Neutralnocken 88a-1 , 88a-2 für den Schaltnocken 70a schematisch angedeutet, sowie Neutralnocken 88c-1 , 88c-2 für den Schaltnocken 72c.

Die Schaltanordnung 40 weist eine Getriebeeinrichtung (in Fig. 1 nicht dargestellt) auf. Die Getriebeeinrichtung ist zwischen dem Elektromotor 62 und der ersten Schaltwelle 55 wirksam, wenn die Schaltanordnung 40 einen einzigen Elektromotor 62 aufweist. Die Getriebeeinrichtung ist zwischen dem Elektromotor 62 und der ersten Schaltwelle 55 sowie dem Elektromotor 63 und der zweiten Schaltwelle 56 wirksam, wenn die Schaltanordnung 40 zwei Elektromotoren 62, 63 aufweist. Die Getriebeeinrichtung weist in Wählrichtung W1 , W2 eine Wählübersetzung und in Schaltrichtung S1 , S2 ei- ne Schaltübersetzung auf.

Eine Getriebeeinrichtung 200 für eine Schaltanordnung, wie Schaltungsanordnung 40 gemäß Fig. 1 , mit einem einzigen Elektromotor (Fig. 1 : 62) ist in Fig. 2 gezeigt. Wenn die Schaltanordnung zwei Elektromotoren (Fig. 1 : 62, 63) aufweist, werden vorzugs- weise zwei Getriebeeinrichtungen, wie 200, verwendet, die baulich voneinander gesondert oder baulich integriert ausgeführt sein können.

Die Getriebeeinrichtung 200 weist eine Eingangswelle 202, einen ersten Planetenradsatz 204 mit einem Sonnenrad 206, Planetenrädern, einem Planetenträger 208 und einem Hohlrad 210, einen ersten Freilauf 212 mit einer in Wählrichtung W1 , W2 wirksamen Kupplungsrichtung und einer in Schaltrichtung S1 , S2 wirksamen Freilaufrichtung, einen zweiten Planetenradsatz 214 mit einem Sonnenrad 216, Planetenrädern, einem Planetenträger 218 und einem Hohlrad 220, einen zweiten Freilauf 222 mit einer in Schaltrichtung S1 , S2 wirksamen Kupplungsrichtung und einer in Wählrichtung W1 , W2 wirksamen Freilaufrichtung und eine Ausgangswelle 224 auf.

Die Eingangswelle 202 ist mithilfe des Elektromotors (Fig. 1 : 62) antreibbar. Die Eingangswelle 202 ist über den ersten Freilauf 212 mit dem Sonnenrad 206 des ersten Planetenradsatzes 204 und über den zweiten Freilauf 222 mit dem Hohlrad 210 des ersten Planetenradsatzes 204 verbunden. Der Planetenträger 208 des ersten Planetenradsatzes 204 ist drehfest mit dem Gehäuse 225 (Fig. 1 : 34) verbunden. Das Hohlrad 210 des ersten Planetenradsatzes 204 und das Hohlrad 220 des zweiten Planetenradsatzes 214 sind miteinander drehfest verbunden. Zum drehfesten Verbinden der Hohlräder 210, 220 dient eine als Hohlwelle ausgeführte Zwischenwelle 226. Die Eingangswelle 202 ist mit dem Planetenträger 218 des zweiten Planetenradsatzes 214 drehfest verbunden, die Ausgangswelle 224 ist mit dem Sonnenrad 216 des zweiten Planetenradsatzes 214 drehfest verbunden. Mithilfe der Ausgangswelle 224 ist die Schaltwelle (Fig. 1 : 55) antreibbar.

Die Freiläufe 212, 222 können auch als Überholkupplungen bezeichnet werden. Die Freiläufe 212, 222 weisen jeweils ein Eingangsteil und ein Ausgangteil auf. Die Eingangsteile der Freiläufe 212, 222 sind der Eingangswelle 202 zugeordnet. Das Ausgangsteil des ersten Freilaufs 212 ist dem Sonnenrad 206 des ersten Planetenradsat- zes 206 zugeordnet. Das Ausgangsteil des zweiten Freilaufs 222 ist der Zwischenwelle 226 und damit mit dem Hohlrad 210 des ersten Planetenradsatzes 206 und dem Hohlrad 220 des zweiten Planetenradsatzes 214 zugeordnet. In einer Drehrichtung des Eingangsteils wirken die Freiläufe 212, 222 jeweils als Kupplung und übertragen eine mechanische Leistung (Drehmoment, Drehzahl). Diese Drehrichtung wird als Sperrrichtung bezeichnet. In einer entgegengesetzten Drehrichtung des Eingangsteils löst sich jeweils eine Verbindung zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil und es wird keine mechanische Leistung übertragen. Diese Drehrichtung wird als Freilaufrichtung bezeichnet. Die Freiläufe 212, 222 weisen einander entgegengesetzte Sperrrichtungen bzw. Freilaufrichtungen auf, sodass bei einem Antrieb in Wählrich- tung W1 , W2 der erste Freilauf 212 in Sperrrichtung beaufschlagt wird und eine mechanische Leistung überträgt, während der zweite Freilauf 222 in Freilaufrichtung beaufschlagt wird und keine mechanische Leistung überträgt, und bei einem Antrieb in Schaltrichtung S1 , S2 der zweite Freilauf 222 in Sperrrichtung beaufschlagt wird und eine mechanische Leistung überträgt, während der erste Freilauf 212 in Freilaufrich- tung beaufschlagt wird und keine mechanische Leistung überträgt.

Bei einem Antrieb in Wählrichtung W1 , W2 erfolgt ein mechanischer Leistungsfluss ausgehend von der Eingangswelle 202 über den ersten Freilauf 212 auf das Sonnenrad 26 des ersten Planetenradsatzes 204. Damit wird die Zwischenwelle 226 bezogen auf die Eingangswelle 202 bei entgegengesetztem Vorzeichen mit einer kleineren Drehzahl bzw. einem größeren Drehmoment beaufschlagt. Aufgrund der gewichteten Addition der Drehzahlen bzw. Drehmomente in dem zweiten Planetenradsatz 214 ergibt sich an der Ausgangswelle 224 bezogen auf die Eingangswelle 202 bei glei- ehern Vorzeichen eine größere Drehzahl bzw. ein kleineres Drehmoment.

Bei einem Antrieb in Schaltrichtung S1 , S2 erfolgt ein mechanischer Leistungsfluss ausgehend von der Eingangswelle 202 über den zweiten Freilauf 222 auf die Zwischenwelle 226. Damit entsprechen eine Drehzahl bzw. ein Drehmoment der Hohlwel- le 226 einer Drehzahl bzw. einem Drehmoment der Eingangswelle 202 sodass auch die Ausgangswelle mit dieser Drehzahl bzw. diesem Drehmoment beaufschlagt wird.

Bezuqszeichenliste

Antriebstrang

Antriebsmotor

Kupplungsanordnung

Schaltgetriebe, Kraftfahrzeuggetriebe

Differential

Rad

erste Reibkupplung

zweite Reibkupplung

erstes Teilgetriebe

zweites Teilgetriebe

Schaltelement, erste Schaltkupplungsanordnung Schaltelement, zweite Schaltkupplungsanordnung Gehäuse

Längsachse

Betätigungseinrichtung, Schaltanordnung

Schaltstange, Stange

erste Längsrichtung

zweite Längsrichtung

Schaltkupplungs-Kopplung

erster Nockenfolgerabschnitt

zweiter Nockenfolgerabschnitt

erste Schaltwelle

erste Schaltwellenachse

zweite Schaltwelle

zweite Schaltwellenachse

Antrieb

Aktuatoreinrichtung, Elektromotor

Schaltwellen-Koppeleinrichtung

erstes Zahnrad

zweites Zahnrad erster Schaltnocken zweiter Schaltnocken erste Mitnehmereinrichtung zweite Mitnehmereinrichtung Neutralnocken Getriebeeinrichtung

Eingang, Eingangswelle erster Planetenradsatz Sonnenrad

Planetenträger

Hohlrad

erster Freilauf

zweiter Planetenradsatz Sonnenrad

Planetenträger

Hohlrad

zweiter Freilauf

Ausgang, Ausgangswelle Gehäuse

Zwischenwelle

Claims

Patentansprüche

Betätigungseinrichtung (40) für ein Schaltgetriebe (16), das Schaltgetriebe (16) aufweisend wenigstens ein zwischen einer offenen Schaltstellung und wenigstens einer geschlossenen Schaltstellung schaltbares Schaltelement (30, 32), die Betätigungseinrichtung (40) aufweisend wenigstens eine Schaltstange (42), die entlang einer Schaltstangenlängsachse verschiebbar und mit dem wenigstens einen Schaltelement (30, 32) gekoppelt ist, um das wenigstens eine Schaltelement (30, 32) zwischen der offenen Schaltstellung und der wenigstens einen geschlossenen Schaltstellung zu schalten, wenigstens eine Schaltwelle (54, 55), die in eine Wählrichtung (W1 , W2) drehbar ist, um die wenigstens eine Schaltstange (42) zum Verschieben auszuwählen, und die in eine der

Wählrichtung (W1 , W2) entgegengesetzte Schaltrichtung (S1 , S2) drehbar ist, um die wenigstens eine Schaltstange (42) zu verschieben, und eine

Aktuatoreinrichtung (62, 63) zum Drehen der wenigstens einen Schaltwelle (54, 55), dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (40) eine Getriebeeinrichtung (200) aufweist, die in Wählrichtung (W1 , W2) eine

Wählübersetzung und in Schaltrichtung (S1 , S2) eine Schaltübersetzung aufweist.

Betätigungseinrichtung (40) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wählübersetzung und die Schaltübersetzung unterschiedliche

Übersetzungsverhältnisse und gleiche Übersetzungsvorzeichen aufweisen.

Betätigungseinrichtung (40) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass momentbezogen die

Wählübersetzung kleiner als die Schaltübersetzung ist.

Betätigungseinrichtung (40) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinrichtung (200) momentbezogen eine Wählübersetzung iw<1 und eine Schaltübersetzung is=1 aufweist.

5. Betätigungseinrichtung (40) nach wenigstens einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinrichtung (200) wenigstens einen Planetenradsatz (204, 214) und/oder wenigstens einen Freilauf (212, 222) aufweist.

6. Betätigungseinrichtung (40) nach wenigstens einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinrichtung (200) einen Eingang (202), einen ersten Planetenradsatz (204) mit einem Sonnenrad (206), Planetenrädern, einem Planetenträger (208) und einem Hohlrad (210), einen ersten Freilauf (212) mit einer in Wählrichtung (W1 , W2) wirksamen

Kupplungsrichtung und einer in Schaltrichtung (S1 , S2) wirksamen

Freilaufrichtung, einen zweiten Planetenradsatz (214) mit einem Sonnenrad (216), Planetenrädern, einem Planetenträger (218) und einem Hohlrad (220), einen zweiten Freilauf (222) mit einer in Schaltrichtung (S1 , S2) wirksamen Kupplungsrichtung und einer in Wählrichtung (W1 , W2) wirksamen

Freilaufrichtung und einen Ausgang (224) aufweist.

7. Betätigungseinrichtung (40) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (202) der Aktuatoreinrichtung (62, 63) zugeordnet ist, der Eingang (202) über den ersten Freilauf (212) mit dem Sonnenrad (206) des ersten Planetenradsatzes (204) und über den zweiten Freilauf (222) mit dem Hohlrad (210) des ersten Planetenradsatzes (204) verbunden ist, und der

Planetenträger (208) des ersten Planetenradsatzes (204) drehfest angeordnet ist.

8. Betätigungseinrichtung (40) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (210) des ersten

Planetenradsatzes (204) und das Hohlrad (220) des zweiten Planetenradsatzes (214) miteinander drehfest verbunden sind.

9. Betätigungseinrichtung (40) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (202) mit dem Planetenträger (218) des zweiten Planetenradsatzes (214) drehfest verbunden ist, der Ausgang (224) mit dem Sonnenrad (216) des zweiten Planetenradsatzes (214) drehfest verbunden ist, und der Ausgang (224) der wenigstens einen Schaltwelle (54, 55) zugeordnet ist.

10. Schaltgetriebe (16), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das Schaltgetriebe (16) aufweisend wenigstens ein zwischen einer offenen Schaltstellung und wenigstens einer geschlossenen Schaltstellung schaltbares Schaltelement (30, 32), dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgetriebe (16) eine

Betätigungseinrichtung (40) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.