WO2018202248A1

WO2018202248A1 - Vorrichtung zum schalten und/oder synchronisieren

Info

Publication number: WO2018202248A1
Application number: PCT/DE2018/100407
Authority: WO
Inventors: Oswald Friedmann; Dominik STRÖHLE; Wolfgang Haas; Dominik Hans
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2017-05-03
Filing date: 2018-04-26
Publication date: 2018-11-08
Also published as: DE102017109434A1; DE102017109434B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten und/oder Synchronisieren zwischen einer um eine Drehachse drehbaren Getriebewelle (2) und mindestens einem Losrad (6, 7), das drehbar auf der Getriebewelle (2) angeordnet ist, mit einer Betätigungseinrichtung (19). Um das Schalten und/oder Synchronisieren zu vereinfachen, umfasst die Betätigungseinrichtung (19) ein drehbares Maschinenelement (14), das radial außerhalb des Losrads (6, 7) so mit einem Betätigungselement (10) zusammenwirkt, dass das Betätigungselement (10) um die Drehachse der Getriebewelle (2) verdreht oder verschwenkt wird, um einen Schaltvorgang und/oder Synchronisiervorgang auszulösen.

Description

Vorrichtung zum Schalten und/oder Synchronisieren

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten und/oder Synchronisieren zwischen einer um eine Drehachse drehbaren Getriebewelle und mindestens einem Losrad, das drehbar auf der Getriebewelle angeordnet ist, mit einer Betätigungseinrichtung. Aus der deutschen Patentschrift DE 199 82 494 C1 ist eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe mit einem auf einer Getriebewelle in Umfangsrichtung der Getriebewelle verdrehfest angeordneten Synchronkörper bekannt, auf dem eine Schiebemuffe entlang der Längsmittelachse der Getriebewelle verschiebbar angeordnet ist, wobei ein auf der Getriebewelle drehbar gelagertes und an den Synchronkörper an- schließendes Gangrad mit einem Kupplungskörper verbunden oder mit einer Kupplungsverzahnung versehen ist, das über den Kupplungskörper oder die Kupplungsverzahnung mittels der Schiebemuffe mit dem Synchronkörper kuppelbar ist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 037 535 A1 ist eine Synchronisiereinrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes bekannt, mit der mindestens ein Losrad relativ zu einer Welle wahlweise drehbar gehalten oder drehfest gelegt werden kann, wobei die Synchronisiereinrichtung zur Drehzahlangleichung und Drehmomentübertragung zwischen Losrad und Welle eine auf der Welle axial verschiebliche, jedoch drehfest gelegte Schiebemuffe umfasst, wobei an mindestens einer Stirnseite der Schiebemuffe und der der Schiebemuffe zugewandten Stirnseite des Losrads Profilierungen an- gebracht sind, die sich jeweils komplementär ergänzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Schalten und/oder Synchronisieren zwischen einer um eine Drehachse drehbaren Getriebewelle und mindestens einem Losrad, das drehbar auf der Getriebewelle angeordnet ist, mit einer Betätigungseinrichtung, zu vereinfachen. Die Aufgabe ist bei einer Vorrichtung zum Schalten und/oder Synchronisieren zwischen einer um eine Drehachse drehbaren Getriebewelle und mindestens einem Losrad, das drehbar auf der Getriebewelle angeordnet ist, mit einer Betätigungseinrichtung, dadurch gelöst, dass die Betätigungseinrichtung ein drehbares Maschinenele- ment umfasst, das radial außerhalb des Losrads so mit einem Betätigungselement zusammenwirkt, dass das Betätigungselement um die Drehachse der Getriebewelle verdreht oder verschwenkt wird, um einen Schaltvorgang und/oder Synchronisiervorgang auszulösen. Eine Schaltung und/oder Synchronisierung beziehungsweise eine Schalteinrichtung und/oder Synchronisiereinrichtung ist vorteilhaft innerhalb eines Losradpaares angeordnet, das zwei benachbarte Losräder umfasst. Ein Getriebe umfasst Festräder und Losräder, die mit Hilfe einer Kopplungseinrichtung und/oder Synchronisiereinrichtung und/oder Schalteinrichtung mit einer Getriebewelle drehfest verbindbar sind, um ein Drehmoment zu übertragen. Die Kopplungseinrichtung, Synchronisiereinrichtung und/oder Schalteinrichtung wird schwenkend oder drehend, vor- zugsweise von radial außerhalb mindestens einem der Losräder ausgeführt. Die schwenkende oder drehende Betätigung kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. Die schwenkende oder drehende Betätigung kann zum Beispiel ein Planetengetriebe umfassen, über das eine schwenkende oder drehende Bewegung, die koaxial zu der Getriebewelle erfolgt, in eine axiale Bewegung eines Synchronisierelements, wie einer Schiebemuffe und/oder Schaltmuffe umgewandelt wird. Die schwenkende Betätigungsbewegung oder drehende Betätigungsbewegung kann aber zum Beispiel auch mit mindestens einem hülsenartigen Führungskörper und einem Gewindemechanismus in eine axiale Bewegung des Synchronisierelements, zum Beispiel der Schiebemuffe oder Schaltmuffe, umgewandelt werden. Die Schalteinrichtung, Synchronisie- reinrichtung und/oder Kopplungseinrichtung ist zur Bauraumoptimierung vorzugsweise radial innerhalb von zwei benachbarten Losrädern und in axialer Richtung überlappend zu den beiden Losrädern angeordnet. Dadurch kann ein im Inneren der Losräder vorhandener Bauraum auf einfache Art und Weise optimal ausgenutzt werden, um eine Getriebewelle mit einem der Losräder zu koppeln beziehungsweise zu synchroni- sieren. Das Betätigungselement zum Aufbringen der schwenkenden oder drehenden Bewegung erstreckt sich vorteilhaft in axialer Richtung zwischen Verzahnungen der beiden benachbarten Losräder hindurch radial nach außen. Dort kann die schwenkende oder drehende Betätigungsbewegung mit Hilfe eines geeigneten Aktors, der zum Beispiel einen Elektromotor umfasst, erzeugt und über das drehbare Maschinen- element auf das Betätigungselement übertragen beziehungsweise aufgebracht werden. Die schwenkende oder drehende Betätigung erfolgt dabei koaxial beziehungsweise konzentrisch zu der Getriebewelle, auf der die beiden benachbarten Losräder angeordnet sind. Der Aktor kann sich in einem Nassraum des Getriebes befinden. Der Aktor ist vorzugsweise jedoch außerhalb des Nassraums des Getriebes angeordnet. Wenn sich der Aktor außerhalb des Nassraums des Getriebes befindet, dann wird vorteilhaft zu einer Welle zwischen dem Aktor und dem drehbaren Maschinenelement abgedichtet. Eine Aktorachse kann parallel, zum Beispiel mit einer geeigneten Stirnradverzahnung, zu einer Achse der Schalteinrichtung oder in einem Winkel, zum Bei- spiel über ein Kronradpaar oder ein Kegelradpaar, dazu angeordnet werden. Weiterhin kann die Aktorachse tangential zum Umfang in Verbindung mit einem Schneckenantrieb angeordnet sein.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement schwenkbar oder drehbar gelagert ist. Dabei kann das Betätigungselement radial und/oder axial innerhalb beziehungsweise außerhalb der Losräder gelagert sein. Zur Lagerung des Betätigungselements können Gleitlager und/oder Wälzlager verwendet werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können Stützrädchen verwendet werden, um das Betätigungselement außerhalb der Losräder zu lagern. Die Stützrädchen wiederum können an einem stehenden Gehäuse des Getriebes gelagert sein, in welchem die Vorrichtung zum Schalten oder Synchronisieren angeordnet ist. Die Lagerung des Betätigungselements kann vorteilhaft von dem stehenden Gehäuse des Getriebes ausgehend durch Zahnräder von außen, vorzugsweise direkt über eine Verzahnung des Betätigungselements, oder alternativ daneben, zum Beispiel mit Stützrollen auf einem axial daneben angeordneten zusätzlichen Zentrierdurchmesser, erfolgen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das Hohlrad des Planetengetriebes radial entkoppelt werden. Dann erfolgt eine Fixierung des Hohlrads vorteilhaft nur über drei Planeten des Planetengetriebes. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement eine Schwenkscheibe oder Drehscheibe ist. Das Betätigungselement kann auch als Betätigungsscheibe bezeichnet werden. Die Betätigungsscheibe kann direkt mittels einer Zahnradstufe durch einen Elektromotor angetrieben werden. Die Schaltung beziehungsweise Synchronisierung erfolgt durch ein Rotieren oder Verschwenken der Betätigungsscheibe. Die Schaltung beziehungsweise Synchronisierung kann durch eine teilweise Rotation der Betätigungsscheibe erfolgen. Die Schaltung beziehungsweise Synchronisierung kann aber auch durch eine mehrfache Rotation der Betätigungsscheibe erfolgen, zum Beispiel durch plus/minus drei Umdrehungen. Plus/minus bedeutet, dass die Betätigungsscheibe in entgegengesetzte Richtungen verschwenkt beziehungsweise verdreht werden kann, um ein Schalten beziehungsweise Synchronisieren auszulösen. Die Betätigungsscheibe umfasst vorteilhaft eine Aussparung oder eine zusätzliche Geometrie, die eine Nullung der Position beziehungsweise Lage der Betätigungsscheibe erlaubt. Die Betätigungsscheibe kann zu diesem Zweck zum Beispiel eine vorstehende zusätzliche Geometrie aufweisen, die als mechanischen Anschlag genutzt werden kann. Ein Signalgeber zur Nullung der Lage der Betätigungsscheibe kann kapazitiv, induktiv, optisch oder als Taster ausgeführt sein. Die Betätigungsscheibe weist vorteilhaft einen Durchmesser auf, der mindestens größer als der Durchmesser des kleineren Losrads des Losradpaares, vorzugsweise größer als der Durchmesser des größeren Zahnradpaares beziehungsweise des Losrads des Losradpaares, ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement, zumindest bereichsweise, eine Außenver- zahnung aufweist, in die eine Verzahnung des drehbaren Maschinenelements eingreift. Das drehbare Maschinenelement ist dann vorteilhaft ebenfalls mit einer komplementären Verzahnung ausgestattet. Je nach Umfang der Betätigungsbewegung ist das Betätigungselement, insbesondere die Betätigungsscheibe, über den gesamten Umfang der Außenverzahnung versehen. Wenn das Betätigungselement aber nur um einen definierten Winkel verschwenkt wird, um eine Betätigung auszulösen, dann reicht es aus, wenn nur ein kreisbogenförmiger Abschnitt am äußeren Umfang des Betätigungselements, insbesondere der Betätigungsscheibe, mit der Außenverzahnung versehen ist. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement durch eine kardanische Aufhängung mit einem Hohlrad radial innerhalb des Losrads verbunden ist. Das Hohlrad ist dann Teil des Planetengetriebes, mit welchem eine drehende oder rotatorische beziehungsweise schwenkende Bewegung in eine axiale Bewegung im Inneren des Losrads umge- wandelt wird. Mit Hilfe der kardanischen Aufhängung kann vorteilhaft eine Querkraft vom Hohlrad abgekoppelt werden. Die Abkopplung wird vorteilhaft durch zwei um neunzig Grad versetzt angeordnete biegeweiche Stege gebildet. Diese Stege übertragen das Drehmoment spielfrei und gleichen vorteilhaft Achsversätze zwischen außen und innen mit nur geringen Querkräften aus. Damit sinken vorteilhaft Präzisionsanforderungen an das Betätigungselement, insbesondere die Betätigungsscheibe.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Maschinenelement ein Antriebselement umfasst, das de- finiert verdreht wird, um das Betätigungselement um die Drehachse der Getriebewelle zu verdrehen oder zu verschwenken. Das Antriebselement ist vorzugsweise ein Antriebsrad und wird zum Beispiel durch einen Elektromotor angetrieben. Das Antriebsrad wird zur Übertragung eines Betätigungsmoments zum Beispiel reibschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Betätigungselement verbunden. Bei einer reibschlüs- sigen Verbindung ist das Antriebsrad zum Beispiel als Reibrad ausgeführt, das reibschlüssig mit dem Betätigungselement verbunden wird.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Maschinenelement ein Ritzel umfasst. Das Ritzel ist vor- teilhaft drehfest mit einer Welle verbunden, zum Beispiel einer Elektromotorwelle. Das Antriebsritzel ist gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung einstückig mit der Antriebswelle verbunden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Drehachse des drehbaren Maschinenelements parallel zur Drehachse der Getriebewelle angeordnet ist. Diese Anordnung hat sich im Hinblick auf die optimale Ausnutzung des axialen Bauraums als vorteilhaft erwiesen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Drehachse des drehbaren Maschinenelements tangential zu dem Betätigungselement angeordnet ist. Auch diese Anordnung liefert, je nach Ausführung des Getriebes, Vorteile im Hinblick auf die optimale Ausnutzung des axialen Bauraums. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse des drehbaren Maschinenelements in einem Winkel zur Drehachse der Getriebewelle angeordnet ist. Dieser Winkel kann neunzig Grad betragen. Der Winkel kann aber auch kleiner als neunzig Grad sein. Über den Winkel kann auf einfache Art und Weise auf etwaige Bauraumanforderungen oder Vorgaben eingegangen werden.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Schalten, Kuppeln oder Synchronisieren in einem Getriebe mit einer vorab beschriebenen Vorrichtung.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Getriebe mit einer vorab beschriebenen Vorrichtung.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein drehbares Maschinenelement, ein Betä- tigungselement, ein Antriebsrad, ein Ritzel, eine kardanische Aufhängung und/oder einen Aktor für eine vorab beschriebene Vorrichtung. Die genannten Teile sind separat handelbar.

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

Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Getriebes mit zwei Festrädern, zwei Losrädern und einer Vorrichtung zum Schalten und/oder Synchronisieren zwischen einer um eine Drehachse drehbaren Getriebewelle und mindestens einem der Losräder, wobei die Vorrichtung eine Betätigungseinrichtung mit einem Betätigungselement aufweist, das als Betätigungsscheibe mit einer Außenverzahnung ausgeführt ist;

Figur 2 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 1 , wobei das Betätigungselement nur einen Verzahnungsabschnitt mit einer Außenverzahnung aufweist;

Figur 3 das Getriebe aus Figur l aus einer anderen Perspektive mit einem Axiallager für das Betätigungselement; Figur 4 eine perspektivische Darstellung eines drehbaren Maschinenelements der Vorrichtung aus Figur 3;

Figur 5 die Darstellung eines Längsschnitts durch die beiden Losräder des Getriebes aus Figur 1 ;

Figur 6 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 5 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; Figur 7 eine ähnliche Darstellung wie in den Figuren 5 und 6 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einer Aktuierung durch ein Kronrad;

Figur 8 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 7 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;

Figur 9 eine ähnliche Darstellung wie in den Figuren 5 bis 8 mit einer Aktuierung durch eine Antriebsschnecke;

Figur 10 eine vereinfachte Darstellung eines Getriebes, wie es in Figur 1 perspekti- visch dargestellt ist mit einer gestrichelt angedeuteten Abgrenzung zwischen einer Getriebeinnenseite und einer Getriebeaußenseite;

Figur 1 1 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 10 mit einem Durchgriff auf ein drittes Losrad;

Figur 12 ein als Schwenkscheibe ausgeführtes Betätigungselement mit einem Außen- verzahnungsabschnitt;

Figur 13 ein als Schwenkscheibe ausgeführtes Betätigungselement mit einer Außen- Verzahnung und mit vier Axiallagern;

Figur 14 ein als Schwenkscheibe ausgeführtes Betätigungselement mit einem Kragen; Figur 15 eine perspektivische Darstellung eines ähnlichen Betätigungselements, wie es in Figur 14 dargestellt ist, mit einem Kragen;

Figur 16 einen Aktor des Getriebes aus den Figuren 3 beziehungsweise 5 im Längs- schnitt durch eine Antriebswelle oder Aktorwelle mit einem Axiallager für das Betätigungselement;

Figur 17 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 16 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;

Figur 18 eine ähnliche Darstellung wie in den Figuren 16 und 17 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;

Figur 19 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 15, wobei der Kragen als Hohlrad mit einer Innenverzahnung ausgeführt ist;

Figur 20 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 19 mit einer kardanischen Aufhängung und Figur 21 das Betätigungselement aus Figur 20 in einer Draufsicht.

In den Figuren 1 bis 3 und 5 bis 1 1 sind verschiedene Ausführungsbeispiele eines Getriebes 1 mit zwei Getriebewellen 2, 3 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Bei der Getriebewelle 2 handelt es sich zum Beispiel um eine Getriebeeingangswelle. Bei der Getriebewelle 3 handelt es sich zum Beispiel um eine Getriebeausgangswelle, die parallel zu der Getriebeeingangswelle 2 angeordnet ist.

Zwei Festräder 4, 5 sind drehfest mit der Getriebewelle 3 verbunden. Die Festräder 4 und 5 kämmen mit Losrädern 6 und 7, die drehbar auf der Getriebewelle 3 angeordnet sind.

Das Festrad 4 und das Losrad 6 sind in einer ersten Radebene angeordnet. Das Festrad 5 und das Losrad 7 sind in einer zweiten Radebene angeordnet. Die in den zwei Radebenen angeordneten Festräder 4 und 5 und Losräder 6, 7 dienen zur Darstellung von zwei Gängen, die auch als Schaltstufen bezeichnet werden.

Zum Einlegen eines der Gänge muss das jeweilige Losrad 6, 7 mit der Getriebewelle 2 gekoppelt werden. Die Kopplung wird über Kopplungseinrichtungen beziehungsweise Synchronisiereinrichtungen eingeleitet, die in den Figuren 1 bis 3 nicht sichtbar sind und die in den Figuren 5 bis 9 durch schraffierte Rechtecke 41 bis 44 angedeutet sind. Durch die Kopplungseinrichtungen beziehungsweise Synchronisiereinrichtungen wird eine drehfeste Verbindung zwischen einem der Losräder 6, 7 und der Getriebewelle 2 hergestellt. Die drehfeste Verbindung zwischen den Losrädern 6, 7 und der Getriebewelle 2 wird zum Beispiel mit Hilfe von Formschlusskupplungen, vorteilhaft in Kombination mit einer Schiebemuffe, realisiert.

Die Formschlusskupplungen umfassen zum Beispiel jeweils einen Kupplungskörper, der über die Schiebemuffe oder Schaltmuffe mit einer Kulisse zusammenwirkt. Die Kulisse ist zum Beispiel mit einem Steg eines Planetengetriebes gekoppelt. Eine Auslösung einer Betätigung der Kopplungseinrichtung oder Synchronisiereinrichtung erfolgt vorteilhaft über das Planetengetriebe. Das Planetengetriebe ist in axialer Richtung jeweils zwischen den benachbarten Losrädern 6, 7 angeordnet. Dabei ist das Planetengetriebe besonders vorteilhaft platzsparend radial innerhalb von Laufverzahnungen der Losräder 6, 7 angeordnet.

Zum Betätigen der Kopplungseinrichtungen oder Synchronisiereinrichtungen wird ein Betätigungselement 10 verschwenkt oder verdreht. Durch das Verschwenken oder Verdrehen des Betätigungselements 10 wird zum Beispiel ein Steg des Planetengetriebes beschleunigt oder abgebremst. Das führt zu einer Relativgeschwindigkeit zu dem jeweiligen Losrad 6, 7. Durch die Relativgeschwindigkeit beziehungsweise Relativbewegung wird die Synchronisierung betätigt und ein Gang eingelegt.

In den Figuren 1 bis 3 und 5 bis 6 ist das Betätigungselement 10 als Schwenkscheibe 1 1 mit einer Außenverzahnung 12 ausgeführt. In die Außenverzahnung 12 greift eine komplementäre Außenverzahnung ein, die an einem als Ritzel 15 ausgeführten drehbaren Maschinenelement 14 vorgesehen ist.

Das Ritzel 15 gehört zu einem Aktor 16 mit einem Elektromotor 17. Der Elektromotor 17 umfasst eine Antriebswelle 18 für das Ritzel 15 beziehungsweise das drehbare Maschinenelement 14. Der Aktor 16 stellt mit dem Betätigungselement 10 eine Betätigungseinrichtung 19 für die Kopplungs- und/oder Synchronisiereinrichtung innerhalb der Losräder 6, 7 dar. Das Betätigungselement 10, insbesondere die Schwenkscheibe 1 1 , ist koaxial beziehungsweise konzentrisch zu der Getriebewelle 2 angeordnet. Über das Ritzel 15 kann das Betätigungselement 10, das auch als Betätigungsscheibe 10 bezeichnet wird, direkt durch den Elektromotor 17 des Aktors 16 angetrieben werden. Im einfachsten Fall stellt die Betätigungsscheibe 10 ein flaches Zahnrad dar, das zum Beispiel eine Breite von ein bis drei Millimeter aufweist.

Die Betätigungsscheibe 10 ist vorteilhaft konzentrisch oder koaxial zu den zu schaltenden oder zu koppelnden Losrädern 6, 7 angeordnet. Eine Momentenübertragung zwischen dem Elektromotor 17 und dem Betätigungselement 10 erfolgt vorzugsweise über die Außenverzahnung 12. Die Schaltung beziehungsweise Synchronisierung o- der Synchronisation erfolgt durch ein Rotieren oder Verschwenken des Betätigungselements 10. Die Schaltung beziehungsweise Synchronisierung kann auch nur durch eine teilweise Rotation des Betätigungselements 10 erfolgen, zum Beispiel um plus/minus einhundertachtzig Grad.

Wenn die Schaltung beziehungsweise Synchronisation nur durch eine teilweise Rotation des Betätigungselements 10 erfolgt, dann reicht es, wie in Figur 2 angedeutet ist, dass das Betätigungselement 10 nur einen Verzahnungsabschnitt 22 mit einer Außenverzahnung aufweist. Dann ist es nicht nötig, dass sich die Außenverzahnung 12 wie in Figur 1 über den kompletten Umfang des Betätigungselements 10 erstreckt.

Je nach Ausführung kann die Schaltung oder Synchronisierung beziehungsweise Synchronisation auch durch eine mehrfache Rotation des Betätigungselements 10 erfolgen, von zum Beispiel plus/minus drei Umdrehungen. Dann muss die Außenver- zahnung 12 selbstverständlich den kompletten Umfang des Betätigungselements 10 abdecken.

Das Betätigungselement 10 kann (nicht dargestellt) mit einem Innendurchmesser an einer Lagereinrichtung, zum Beispiel einer Wälzlagereinrichtung, wie einem Nadellager, gelagert werden. Wenn das bauraumtechnisch nicht möglich ist, kann die Lagerung des Betätigungselements 10 auch von außen über vorzugsweise drei oder auch mehr Rollen realisiert werden. Die Rollen können, wie das Ritzel 15 in Figur 3, als Zahnräder ausgebildet sein, um eine Flankenzentrierung darzustellen. Die Rollen können aber auch als Reibräder an einem Teilkreis des Betätigungselements 10 wirken. Dazu kann neben der Verzahnung am Teilkreis ein zusätzlicher Abstützring gebildet werden. In Figur 3 sieht man des Weiteren, dass zur Darstellung eines Axiallagers 30 Abstützscheiben 31 , 32 verwendet werden können. Das Ritzel 15 des Aktors 16 ist zwischen den beiden Abstützscheiben 31 , 32 angeordnet. Die Abstützscheiben 31 , 32 umgreifen zur Darstellung des Axiallagers 30 das Betätigungselement 10. In Figur 4 ist das drehbare Maschinenelement 14 mit dem Ritzel 15 alleine perspektivisch dargestellt. Das Ritzel 15 des drehbaren Maschinenelements 14 ist vorteilhaft einstückig mit einer Aktorwelle 18 verbunden. Bei der Aktorwelle 18 handelt es sich zum Beispiel um die Antriebswelle des Elektromotors (17 in Figur 3). In den Figuren 1 bis 3 und 5 ist die Aktorwelle 18 parallel zur Drehachse der Getriebewelle 2 und der Losräder 6, 7 angeordnet. In Figur 5 ist an der Aktorwelle 18 zusätzlich eine Dichtung 46 angedeutet.

In Figur 6 ist ein Ritzel 50 drehfest mit einer Aktorwelle oder Antriebswelle 51 verbun- den. An der Aktorwelle oder Antriebswelle 51 ist eine Dichtung 52 angedeutet. Die Antriebswelle oder Aktorwelle 51 ist parallel zur Drehachse der Getriebewelle 2 und der Losräder 6, 7 angeordnet. Bei dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst ein drehbares Maschinenelement 54 ein Ritzel 55, das einstückig mit einer Antriebswelle 56 verbunden ist. Das Ritzel 55 stellt ein Kronrad dar, das in einem Winkel von neunzig Grad zu einem Betätigungselement 60 angeordnet ist. Eine Drehachse der Antriebswelle oder Aktor- welle 56 ist senkrecht zur Drehachse der Getriebewelle 2 angeordnet. Das Betätigungselement 60 ist als Schwenkscheibe 61 mit einer Verzahnung 62 ausgeführt. Das als Kronrad ausgeführte Ritzel 55 kämmt mit der Verzahnung 62 an der Schwenkscheibe 61 . Bei dem in Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel kämmt ein drehbares Maschinenelement 64, das als Ritzel 65 beziehungsweise Kronrad oder Kegelrad ausgeführt ist, mit dem als Schwenkscheibe 61 ausgeführten Betätigungselement 60. Das Ritzel beziehungsweise Kegelrad oder Kronrad 65 ist einstückig mit einer Antriebswelle 66 verbunden. Durch Pfeile 67, 68 ist angedeutet, dass die Antriebswelle 66 mit dem Rit- zel 65 auch in einem anderen Winkel angeordnet werden kann.

Bei dem in Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst ein drehbares Maschinenelement 70 eine Antriebsschnecke 71 . Die Antriebsschnecke 71 wird durch einen Aktor 72 mit einem Elektromotor 73 angetrieben. Eine Aktorachse der Antriebsschne- cke 71 ist tangential zu einem Umfang des als Schwenkscheibe 1 1 ausgeführten Betätigungselements 10 angeordnet.

In Figur 10 ist das Getriebe 1 stark vereinfacht dargestellt. Zur Bezeichnung der Getriebewellen 2, 3, der Festräder 4, 5, der Losräder 6, 7 sowie des Betätigungsele- ments 1 1 , das als Schwenkscheibe 1 1 mit einer Außenverzahnung 12 ausgeführt ist, und des drehbaren Maschinenelements 14, das ein Ritzel 15 umfasst, werden die gleichen Bezugszeichen wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen verwendet. Der Aktor 16 mit dem Elektromotor 17, der die Aktorwelle oder Antriebswelle 18 antreibt, ist durch ein Kreissymbol angedeutet. Die Betätigungseinrichtung 19 kann so oder so ähnlich ausgeführt sein wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen.

Durch ein gestricheltes Rechteck 80 ist in Figur 10 eine Abgrenzung zwischen einer Getriebeinnenseite und einer Getriebeaußenseite angedeutet. Wenn der Aktor 16, wie in Figur 10 angedeutet ist, außerhalb der Abgrenzung 80 angeordnet ist, dann wird zur Abdichtung eine Dichtung an der Aktorwelle 18 benötigt. Eine solche Dichtung ist in den Figuren 5 und 6 mit den Bezugszeichen 46 und 52 versehen. In Figur 1 1 ist angedeutet, dass das Getriebe 1 auch ein zusätzliches drittes Festrad

84 sowie ein zusätzliches drittes Losrad 85 umfassen kann. Den Losrädern 6, 7 und

85 sind drei Schalt- und/oder Synchronisiereinrichtungen 81 , 82 und 83 zugeordnet. Die Schalt- und/oder Synchronisiereinrichtungen 81 bis 83 können auch in einer gemeinsamen Schalt- und/oder Synchronisiereinrichtung zusammengefasst sein. Durch eine gestrichelte Linie 86 ist ein Durchgriff von dem als Schwenkscheibe 1 1 ausgeführten Betätigungselement 10 durch das Losrad 7 zu der Schalt- und/oder Synchronisiereinrichtung 83 für das zusätzliche dritte Losrad 85 angedeutet.

In Figur 12 ist das Betätigungselement 10 aus Figur 2 alleine in einer Draufsicht dar- gestellt. Die Schwenkscheibe 1 1 ist nur in dem Verzahnungsabschnitt 22 mit einer Außenverzahnung versehen.

In Figur 13 ist dargestellt, dass die Schwenkscheibe 1 1 vorteilhaft mit einem Sensorloch 90 ausgestattet sein kann. Das Sensorloch 90 stellt eine zusätzliche Geometrie dar, die eine Nullung der Lage der Schwenkscheibe 1 1 ermöglicht. Ein Signalgeber zur Nullung der Lage der Schwenkscheibe 1 1 kann kapazitiv, induktiv, optisch oder als Taster ausgeführt sein.

Am äußeren Umfang der Schwenkscheibe 1 1 sind in Figur 13 vier Axiallager 91 bis 94 angedeutet. Die axiale Lagerung kann zum Beispiel durch Gleitschuhe erfolgen. Die axiale Lagerung erfolgt vorteilhaft aber über sich mitdrehende Scheiben, wie in Figur 13 bei 91 bis 94 angedeutet ist.

In Figur 14 ist angedeutet, dass an der Schwenkscheibe 1 1 auch ein Anschlagele- ment 95 vorgesehen sein kann, das einen mechanischen Anschlag darstellt, der dazu dient, eine Nullung der Lage der Schwenkscheibe 1 1 im Betrieb zu ermöglichen. Radial innen ist an der Schwenkscheibe 1 1 ein Kragen 96 vorgesehen, der eine radiale Lagerung der Schwenkscheibe 1 1 ermöglicht. ln der perspektivischen Darstellung der Figur 15 sieht man, dass die Schwenkscheibe 1 1 radial innen ein zentrales Durchgangsloch aufweist, das von dem Kragen 96 begrenzt wird, der im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels aufweist.

In Figur 16 ist ein feststehendes Gehäuse 100 des Getriebes durch schraffierte Bereiche 101 , 102 und 103 angedeutet. Bei dem schraffierten Bereich 103 handelt es sich zum Beispiel um einen Einsatz, der das Positionieren von Dichtungen und Lagerungen vereinfacht. Die Aktorwelle 18 weist an ihrem freien Ende, das in Figur 16 links angeordnet ist, einen Lagerzapfen 104 auf. Der Lagerzapfen 104 ist in einer Lagerbuchse 105 drehbar angeordnet. Die Lagerbuchse 105 wiederum ist in dem Gehäusekörper 101 angeordnet. Mit dem Lagerzapfen 104 und der Lagerbuchse 105 wird eine Gleitlagerung realisiert. Die Aktorwelle 18 ist mit Hilfe eines Wälzlagers 106 in dem Gehäusekörper 103 gelagert, der auch als Einsatz 103 bezeichnet wird. Benachbart zu dem Ritzel 15 sind auf der Aktorwelle 18 die beiden Abstützscheiben 31 , 32 (siehe Figur 3) angeordnet, die zur axialen Lagerung der Schwenkscheibe 1 1 dienen. Die Abstützscheiben 31 , 32 sind mit Hilfe von axialen Sicherungselementen 107, 108 in axialer Richtung relativ zu dem Ritzel 15 auf der Aktorwelle 18 gesichert.

In Figur 17 ist durch eine Schraffur 1 14 ein feststehendes Gehäuse des Getriebes angedeutet. Eine Lagerwelle 1 15 ist mit Hilfe eines Wälzlagers 1 16 und einer Lagerbuchse 1 17, die ein Gleitlager darstellt, in dem Gehäuse 1 14 drehbar gelagert. Zur axialen Lagerung der Schwenkscheibe 1 1 sind an der Lagerwelle 1 15 Axialscheiben 1 18, 1 19 angebracht. Die Axialscheiben 1 18, 1 19 sind in Figur 17 unten an einem Absatz 120 der Lagerwelle 1 15 abgestützt. Durch ein Sicherungselement 121 sind die Axialscheiben 1 18, 1 19 in Figur 17 oben in axialer Richtung gesichert. Die Lagerung erfolgt vorzugsweise gegen stehend, da so nur während eines Umschaltvorgangs Verluste entstehen. Die Schwenkscheibe 1 1 wird also nur zum Schalten bewegt, insbesondere verdreht oder verschwenkt. Ansonsten steht die Schwenkscheibe 1 1 . ln Figur 18 ist angedeutet, dass die Lagerwelle 1 15 noch mit Hilfe von zwei Wälzlagern 1 16, 125 in dem Gehäuse 1 14 gelagert sein kann.

In Figur 19 ist perspektivisch dargestellt, dass der Kragen 96 an der Schwenkscheibe 12 auch mit einer Innenverzahnung 140 versehen sein kann, um ein Hohlrad 141 darzustellen. Das Hohlrad 141 kann dann vorteilhaft in dem Planetengetriebe genutzt werden, das zur Darstellung der Schalt- und/oder Synchronisiereinrichtung dient.

In den Figuren 20 und 21 ist ein solches Hohlrad 148 mit einer Innenverzahnung 149 dargestellt. Zwischen der Innenverzahnung 149 des Hohlrads 148 und der Außenverzahnung 12 der Schwenkscheibe 1 1 ist eine kardanische Aufhängung 150 vorgesehen. Die kardanische Aufhängung 150 dient vorteilhaft dazu, Querkräfte vom Hohlrad 148 abzukoppeln. Die Abkopplung wird durch zwei um neunzig Grad versetzt angeordnete biegeweiche Stege ermöglicht. Dadurch wird eine spielfreie Übertragung des Drehmoments ermöglicht.

Gleichzeitig ermöglicht die kardanische Aufhängung 150 einen Ausgleich von Achsversätzen zwischen außen und innen mit nur geringen Querkräften. Damit sinkt eine Präzisionsanforderung an die Schwenkscheibe 1 1 . Die Lagerung der Stützräder muss nicht genau zentrisch zum Planetengetriebe erfolgen. Toleranzen, welche zwangsläufig zu Achsversätzen führen können, können kompensiert werden. Bei 151 ist eine Anbindung der kardanischen Aufhängung 150 innen angedeutet. Bei 152 ist eine An- bindung der kardanischen Aufhängung 150 außen angedeutet.

Bezuqszeichenliste

Getriebe

Getriebewelle

Festrad

Losrad

Betätigungselement

Schwenkscheibe

Außenverzahnung

drehbares Maschinenelement

Ritzel

Aktor

Elektromotor

Aktorwelle

Betätigungseinrichtung

Verzahnungsabschnitt

Axiallager

Abstützscheiben

schraffiertes Rechteck

Dichtung

Ritzel

1 Antriebswelle

Dichtung

drehbares Maschinenelement

Ritzel Antriebswelle

Betätigungselement

Schwenkscheibe

Verzahnung

drehbares Maschinenelement

Ritzel

Antriebswelle

Pfeil

drehbares Maschinenelement

Antriebsschnecke

Aktor

Elektromotor

Abgrenzung

Schalt- und/oder Synchronisiereinrichtung Schalt- und/oder Synchronisiereinrichtung Schalt- und/oder Synchronisiereinrichtung Festrad

Losrad

Durchgriff

Sensorloch

Axiallager

Anschlagelement

Kragen

0 Gehäuse

1 schraffierter Bereich

2 schraffierter Bereich

3 Einsatz

4 Lagerzapfen

5 Lagerbuchse

6 Wälzlager 107 axiales Sicherungselement

108 axiales Sicherungselement

1 14 Schraffur

1 15 Lagerwelle

1 16 Wälzlager

1 17 Lagerbuchse

1 18 Axialscheibe

1 19 Axialscheibe

120 Absatz

121 Sicherungselement 125 Wälzlager

40 Innenverzahnung

141 Hohlrad

148 Hohlrad

149 Innenverzahnung

150 kardanische Aufhängung

151 Anbindung

152 Anbindung

Claims

Patentansprüche

1 . Vorrichtung zum Schalten und/oder Synchronisieren zwischen einer um eine Drehachse drehbaren Getriebewelle (2) und mindestens einem Losrad (6,7;85), das drehbar auf der Getriebewelle (2) angeordnet ist, mit einer Betätigungseinrichtung (19), dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (19) ein drehbares Maschinenelement (14;54;64;70) umfasst, das radial außerhalb des Losrads (6,7;85) so mit einem Betätigungselement (10;60) zusammenwirkt, dass das Betätigungselement (10;60) um die Drehachse der Getriebewelle (2) verdreht oder verschwenkt wird, um einen Schaltvorgang und/oder Synchronisiervorgang auszulösen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (10;60) schwenkbar oder drehbar gelagert ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (10;60) eine Schwenkscheibe oder Drehscheibe (1 1 ) ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (10;60), zumindest bereichsweise, eine Außenverzahnung (12) aufweist, in die eine Verzahnung des drehbaren Maschinenelements (14;54;64;70) eingreift.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (10) durch eine kardanische Aufhängung (150) mit einem Hohlrad (148) radial innerhalb des Losrads (6,7;85) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Maschinenelement (14;54;64;70) ein Antriebselement umfasst, das definiert verdreht wird, um das Betätigungselement (10) um die Drehachse der Getriebewelle (2) zu verdrehen oder zu verschwenken.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Maschinenelement (14;54;64;70) ein Ritzel (15;50;65) umfasst.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse des drehbaren Maschinenelements (14;54;64) parallel zur Drehachse der Getriebewelle (2) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse des drehbaren Maschinenelements (70) tangential zu dem Betätigungselement (10) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse des drehbaren Maschinenelements (64) in einem Winkel (67,68) zur Drehachse der Getriebewelle (2) angeordnet ist.