DE102007010292B4

DE102007010292B4 - Schaltvorrichtung für ein Getriebe, insbesondere ein Doppelkupplungs-Wechselgetriebe

Info

Publication number: DE102007010292B4
Application number: DE102007010292.7A
Authority: DE
Inventors: Johann Märkl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2018-03-01
Anticipated expiration: 2027-03-03
Also published as: DE102007010292A1

Abstract

Schaltvorrichtung für ein Getriebe, insbesondere ein Doppelkupplungs-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit mehreren Aktuatoren (54), die bei dem in zwei Teilgetriebe (A, B) aufgeteilten Wechselgetriebe (10) jeweils einen Gang schalten und einen Gang vorwählen, wobei jeweils ein Losrad (34, 38) der Gangstufen (32, 34 bzw. 36, 38) in den Kraftfluss eingeschaltet und alternierend eine Kupplung geschlossen wird, wobei Gangstufen (32, 34 bzw. 36, 38) je eines Teilgetriebes (A, B) einander benachbart angeordnet und mittels eines gemeinsamen Aktuators (54) schaltbar und/oder vorwählbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Loszahnräder (34, 38) der Gangstufen (32, 34, 36, 38) mittels einer Doppelsynchronkupplung (50) schaltbar bzw. vorwählbar sind, mittels der beide Loszahnräder (34, 38) alternierend oder zusammen derart kuppelbar sind, dass wahlweise sowohl einzelne Loszahnräder (34, 38) der Gangstufen (32, 24 bzw. 36, 38), als auch beide Loszahnräder (34, 38) der Gangstufen (32, 34 bzw. 36, 38) mit einem Synchronkörper (62) der Doppelsynchronkupplung (50), das heißt miteinander, verbindbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Getriebe, insbesondere ein Doppelkupplungs-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiges Doppelkupplungs-Wechselgetriebe zeigen beispielsweise die DE 10 2005 005 942 A1 oder die DE 10 2004 049 832 A1 . Die Wechselgetriebe sind dabei in zwei je einer Trennkupplung zugeordnete Teilgetriebe aufgeteilt und ermöglichen somit im einen Teilgetriebe einen Gang zu schalten und gleichzeitig bei geöffneter zweiter Trennkupplung im zweiten Teilgetriebe den nächsten Gang vorzuwählen. Der Gangwechsel kann dann entsprechend schnell durch Umschalten der beiden Trennkupplungen erfolgen. Die Aktuatoren (elektrische, elektromechanische, hydraulische Stellvorrichtungen) wirken in der Regel auf Doppelsynchronkupplungen, die jeweils zwei einander baulich benachbarte Gangstufen (Zahnradstufen) bedienen.
Aus der US 2006/0225527 A1 ist eine gattungsgemäße Schaltvorrichtung für ein Doppelkupplungs-Wechselgetriebe bekannt. Aus der DE 10 2004 043 939 A1 ist ein weiteres Doppelkupplungsgetriebe für einen Front-Quer-Antrieb eines Kraftfahrzeuges bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung für ein Doppelkupplungs-Wechselgetriebe vorzuschlagen, das unter Beibehaltung jeweils nur eines Aktuators für benachbarte Gangstufen größere bauliche und getriebetechnische Freiheitsgrade ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschreiben die weiteren Patentansprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass Gangstufen je eines Teilgetriebes einander benachbart angeordnet und mittels eines gemeinsamen bzw. eines einzigen Aktuators schaltbar und/oder vorwählbar sind. Durch die vorgeschlagene Maßnahme können auch einzelne, einander benachbarte Gangstufen beider Teilgetriebe unter Verwendung nur eines Aktuators geschaltet und gegebenenfalls zusätzlich vorgewählt werden, so dass ein schneller Gangwechsel sogar zwischen den benachbarten Gangstufen vollziehbar ist.
In baulich besonders vorteilhafter Weise sind die beiden Losräder der Gangstufen mittels einer modernisierten Doppelsynchronkupplung schaltbar bzw. vorwählbar, mittels der beide Loszahnräder alternierend oder zusammen kuppelbar sind.
Dabei kann fertigungstechnisch günstig die mit Schaltverzahnungen der benachbarten Losräder zusammenwirkende Schaltmuffe der Doppelsynchronkupplung in zwei Muffenringe aufgeteilt sein, die mittels des einzigen Aktuators getrennt schaltbar sind.
Die Muffenringe der aufgeteilten Schaltmuffe können vorteilhaft je einen radial nach außen abragenden Ringbund tragen, welche Ringbunde mit einer über den Aktuator axial verschiebbaren Schaltgabel zum Schalten und/oder Vorwählen der Gangstufen zusammenwirken.
Baulich und funktionell besonders einfach können die Muffenteile der Schaltmuffe mittels zumindest einer die Muffenteile in eine die Losräder entkuppelnde Neutralstellung vorspannenden Zugfeder miteinander verbunden sein. Insbesondere ist dabei die zumindest eine Zugfeder so ausgelegt, dass deren Federkraft bei unter Last stehender Gangstufe kleiner ist als die zum Entkuppeln der Gangstufe erforderliche Kraft, jedoch größer als die im lastlosen Betrieb der Gangstufe erforderliche Kraft zum Entkuppeln der Gangstufe. Dementsprechend können mittels des Aktuators und der Schaltgabel die Gangstufen zwangsgesteuert geschaltet bzw. vorgewählt werden, während das Entkuppeln des Ganges bei gelöster Trennkupplung (also lastlos) über die zumindest eine vorgespannte Zugfeder bewirkt wird.
Die zumindest eine Zugfeder kann bevorzugt eine an beiden Muffenringen verankerte Spiralfeder sein. Zur Erzielung einer bestimmten Federkennlinie oder einer Hysterese der Zugfeder können auch zwei oder mehr Spiralfedern vorgesehen sein, die an je einem Muffenring verankert sind und die ineinander oder übereinander eingreifend angeordnet sind.
Baulich besonders günstig können die Spiralfeder(n) innerhalb der beiden Ringbunde um die Muffenringe herum und gegebenenfalls radial innerhalb der Schaltgabel angeordnet sein.
Schließlich können zur Sicherstellung einer stabilen Führung der Muffenringe auf dem korrespondierenden Synchronkörper bei trotzdem geringem axialen Bauraum der Synchronkupplung die einander zugewandten Stirnseiten der Muffenringe mit in der Neutralstellung der Synchronkupplung ineinander greifenden Ausklinkungen (oder Verzahnungen) versehen sein.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 ein Blockschaltbild eines Doppelkupplungs-Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, mit in zwei Teilgetriebe aufgeteilten sechs Gangstufen und zwei den Teilgetrieben zugeordneten Trennkupplungen, wobei die Gangstufen über Doppelsynchronkupplungen mittels jeweils eines Aktuators schaltbar bzw. vorwählbar sind;
2 einen Längsschnitt entlang Linie II-II der 1 durch die modernisierte Doppelsynchronkupplung der zwei Gangstufen, die je einem Teilgetriebe des Wechselgetriebes zugeordnet sind, in Neutralstellung gezeichnet;
3 die Doppelsynchronkupplung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechend der 2, wobei eine Gangstufe geschaltet ist;
4 die Doppelsynchronkupplung gemäß 3, mit zusätzlich der zweiten Gangstufe in vorgewähltem Zustand;
5 die Doppelsynchronkupplung gemäß 4, mit gelöster erster Gangstufe und geschalteter zweiter Gangstufe.
Gemäß 1 setzt sich das grob schematisch dargestellte Doppelkupplungs-Wechselgetriebe 10 zusammen aus einer Doppel-Trennkupplung 12, deren abtreibende Kupplungselemente 14, 16 mit einer ersten Eingangswelle 18 und einer zweiten Eingangswelle 20 trieblich verbunden sind. Die Eingangswellen 18, 20 sind wie ersichtlich koaxial angeordnet, wobei die Eingangswelle 20 als Hohlwelle ausgeführt ist. Parallel dazu ist eine Abtriebswelle 22 in dem nicht dargestellten Getriebegehäuse des Wechselgetriebes 10 gelagert.
Zwischen den Eingangswellen 18, 20 und der Abtriebswelle 22 sind unterschiedliche Getriebeübersetzungen bildende Zahnradstufen bzw. Gangstufen mit den Zahnrädern 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46 vorgesehen, von denen die auf den Eingangswellen 18, 20 angeordneten Zahnräder 24, 28, 32, 36, 40, 44 Festzahnräder und die auf der Abtriebswelle 22 angeordneten Zahnräder 26, 30, 34, 38, 42, 46 Loszahnräder sind, die mittels jeweils zwischen zwei benachbarten Loszahnrädern angeordneten Doppelsynchronkupplungen 48, 50, 52 wahlweise schaltbar oder vorwählbar sind.
Die Doppelsynchronkupplungen 48, 50, 52 sind mittels nur mit Pfeilen 54 angedeuteten Aktuatoren und über Schaltgabeln 56 betätigt. Die Aktuatoren 54 können in an sich bekannter Weise elektrische, elektromechanische oder hydraulisch betätigte Stellvorrichtungen sein, die die Schaltgabeln 56 in den Pfeilrichtungen zum Schalten oder Vorwählen der Gangstufen axial verschieben oder verschwenken.
Die Doppelkupplung 12 kann z. B. mit der Kraftabgabewelle einer Brennkraftmaschine verbunden sein, während die Abtriebswelle 22 trieblich mit zumindest einem Differenzial einer angetriebenen Achse des Kraftfahrzeuges verbunden ist.
Die Eingangswelle 18 mit den Gangstufen 36, 38, 40, 42, 44, 46 bildet ein erstes Teilgetriebe A mit drei Gangstufen und ist trieblich mit der ersten Trennkupplung 14 verbunden. Ferner bildet die zweite Eingangswelle 20 mit den Gangstufen 24, 26, 28, 30, 32, 34 und der Trennkupplung 16 das zweite Teilgetriebe B. Beide Teilgetriebe A und B wirken wie ersichtlich auf die gemeinsame Abtriebswelle 22.
Durch die Zuordnung der Doppelsynchronkupplung 52 zum ersten Teilgetriebe A und der Doppelsynchronkupplung 48 zum zweiten Teilgetriebe B können die korrespondierenden Gangstufen alternierend geschaltet und vorgewählt werden. Z. B. kann bei geschalteter Gangstufe 24, 26 des Teilgetriebes B die Gangstufe 40, 42 des Teilgetriebes A bereits eingelegt bzw. vorgewählt werden. Selbstverständlich ist die Trennkupplung 14 bzw. 16 der jeweils vorgewählten (also noch nicht wirksamen) Gangstufe geöffnet.
Soweit bisher beschrieben kann das Doppelkupplungsgetriebe 10 mit all seinen Getriebeelementen bekannter und üblicher Bauart sein. Die Doppelsynchronkupplungen 48, 52 und die mit diesen zusammenwirkenden Loszahnräder 26, 30, 42, 46 der Gangstufen können örtlich auch an Stelle deren Festzahnräder und umgekehrt positioniert sein (also nicht auf der Abtriebswelle 22, sondern auf den Eingangswellen 18, 20).
Die einander benachbarten Gangstufen 32, 34 und 36, 38 hingegen sind abweichend davon je einem Teilgetriebe A und B zugeordnet, werden aber von einem einzigen Aktuator 54 über eine Schaltgabel 56 wie nachstehend beschrieben geschaltet und vorgewählt:
Die auf der Abtriebswelle 22 angeordnete Doppelsynchronkupplung 50 (2) ist soweit nicht näher beschrieben bekannter Bauart und weist einen auf der Abtriebswelle 22 befestigten Synchronkörper 60 auf, auf dem über eine Außenverzahnung 60a zwei Muffenringe 62, 64 mit einer korrespondierenden Innenverzahnung axial verschiebbar jedoch unverdrehbar gelagert sind. Die Muffenringe 62, 64 wirken wie eine übliche, einteilige Schiebemuffe mit den benachbarten Synchronringen 66 und einer an den Loszahnrädern 34, 38 jeweils angeordneten Schaltverzahnung 34a, 38a zusammen.
Die Muffenringe 62, 64 tragen an ihrem Außenumfang je einen radial abragenden Ringbund 62a, 64a, zwischen denen an den einander zugewandten Flanken der Ringbunde 62a, 64a die die Muffenringe 62, 64 halbkreisförmig umfassende Schaltgabel 56 anläuft. Bei entsprechender Betätigung der Schaltgabel 56 nach links oder rechts kann somit die Gangstufe 32, 34 des Teilgetriebes B oder die Gangstufe 36, 38 des Teilgetriebes A geschaltet oder vorgewählt werden.
Zwischen den Muffenringen 62, 64 bzw. deren einander zugewandten Nabenabschnitten 62b, 64b sind mehrere, umfangsverteilte Zugfedern 68 gemäß 2 in Form von Schraubenzugfedern (es ist nur eine Zugfeder 68 ersichtlich) verankert, die die Muffenringe 62, 64 gegeneinander vorspannen. Die Muffenringe 62, 64 sind axial (z. B. durch nicht dargestellte Anschlagringe auf dem Synchronkörper 60 oder durch axial angeformte Anschläge an den Stirnseiten der Nabenabschnitte 62b, 64b) in der Neutralstellung gesichert, um andererseits keine durch die Zugfedern 68 bewirkte Vorspannung auf die Schaltgabel 56 auszuüben.
Die 2 zeigt die Neutralstellung der Doppelsynchronkupplung 50, in der keine Gangstufe geschaltet oder vorgewählt ist.
Gemäß 3 ist die Doppelsynchronkupplung 50 durch Verschieben der Muffenringe 62, 64 (oder nur des Muffenringes 62) auf der Zeichnung nach links mittels des Aktuators 54 und der Schaltgabel 56 so geschaltet, dass das Loszahnrad 34 mit der Abtriebswelle 22 (nicht dargestellt) gekuppelt und damit die Gangstufe 32, 34 des Teilgetriebes B geschaltet (bei geschlossener Trennkupplung 16) oder vorgewählt (bei geöffneter Trennkupplung 16) ist, je nach gewählter, wirksamer Getriebeübersetzung.
Anstelle der Zugfedern 68 ist bei der Ausführungsform, gemäß 3 jedoch eine Spiralfeder 70 um die Nabenabschnitte 62b, 64b angeordnet, die im Bereich der Ringbunde 62a, 64a an den Nabenabschnitten 62b, 64b durch radial nach innen in entsprechende Bohrungen einragende Federenden 70a verankert ist. Der rechtsseitige Muffenring 64 wird somit von der Spiralfeder 70 wie ersichtlich der Axialverschiebung der Schaltgabel 56 nachgeführt.
Die 4 zeigt eine weitere Schaltstellung der Doppelsynchronkupplung 50, bei der beide Loszahnräder 34, 38 bzw. beide Gangstufen 32, 34 und 36, 38 geschaltet sind. Es versteht sich, dass bei dieser Konstellation eine Trennkupplung 14 oder 16 geöffnet sein muss.
Es sei angenommen, die Trennkupplung 16 des Teilgetriebes B ist geschlossen und somit die Gangstufe 32, 34 wirksam als Getriebeübersetzung gechaltet. In diesem Falle laufen die Zahnräder 32, 34 unter Last um, wobei der Kraftfluss von dem geschalteten Loszahnrad 34 und die Schaltverzahnung 34a über den Muffenring 62 und den Kupplungskörper 60 auf die Abtriebswelle 22 verläuft. Ferner sind in bei Synchronkupplungen üblicher Weise federnde Arretierungsmittel (nicht dargestellt) vorgesehen, die den Muffenring 62 in der geschalteten Position halten.
Soll die benachbarte Gangstufe 36, 38 vorgewählt werden, so wird die Schaltgabel 56 über den Aktuator 54 auf der Zeichnung nach rechts verschoben.
Die Zugfeder 68 (gemäß 2) bzw. die Spiralfeder 70 (3 und 4) ist nun so ausgelegt, dass deren Federkraft bei unter Last stehender Gangstufe (hier 32, 34) kleiner ist als die zum Entkuppeln des Loszahnrades 34 erforderliche Kraft, jedoch größer als die im lastlosen Betrieb der Gangstufe 32, 34 erforderliche Kraft zum Entkuppeln.
Daraus resultiert, dass trotz der Axialverschiebung der Schaltgabel 56 nach rechts und dementsprechender Vorspannung der Spiralfeder 70 die Gangstufe 32, 34 geschaltet bleibt und bei geöffneter Trennkupplung 14 die Gangstufe 36, 38 vorwählbar ist.
Soll des weiteren die vorgewählte Gangstufe 36, 38 auf wirksame Gangstufe umgeschaltet werden, so wird zunächst die Trennkupplung 16 geöffnet, wodurch die Gangstufe 32, 34 lastlos umläuft. Dementsprechend überwiegt die Rückstellkraft der Spiralfeder 70 (oder der Zugfedern 68) und der Muffenring 62 entkuppelt das Loszahnrad 34, wobei er der Schaltgabel 56 nachgeführt wird.
Diese Position zeigt die 5. Abweichend zu den 3 und 4 sind in der Ausführung gemäß 5 anstelle einer Spiralfeder 70 zwei Spiralfedern 72, 74 (schraffiert, unschraffiert) vorgesehen, von denen eine jede an einem Muffenring 62, 64 wie vorbeschrieben verankert ist und die untereinander formschlüssig zu einer Federeinheit mit einer definierten Hysteresewirkung verbunden sind.
Wird die Doppelsynchronkupplung 50 mittels des Aktuators 54 und der Schaltgabel 56 wieder in die Neutralstellung (siehe 2) geschaltet, so wird durch die Kraft der Spiralfedern 72, 74 der Muffenring 64 ebenfalls in die Ausgangsposition zurück geführt.
Die einander zugewandten Stirnseiten der Muffenringe 62, 64 sind mit in der Neutralstellung der Doppelsynchronkupplung 50 ineinander greifenden Ausklinkungen 62c, 64c versehen. Die Ausklinkungen 62c, 64c sind so zueinander umfangsversetzt, dass deren vorspringende Abschnitte jeweils in die benachbarten Nutabschnitte des anderen Muffenringes eingreifen, wodurch die Doppelsynchronkupplung 50 axial kürzer ausgeführt sein kann.

Claims

Schaltvorrichtung für ein Getriebe, insbesondere ein Doppelkupplungs-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit mehreren Aktuatoren (54), die bei dem in zwei Teilgetriebe (A, B) aufgeteilten Wechselgetriebe (10) jeweils einen Gang schalten und einen Gang vorwählen, wobei jeweils ein Losrad (34, 38) der Gangstufen (32, 34 bzw. 36, 38) in den Kraftfluss eingeschaltet und alternierend eine Kupplung geschlossen wird, wobei Gangstufen (32, 34 bzw. 36, 38) je eines Teilgetriebes (A, B) einander benachbart angeordnet und mittels eines gemeinsamen Aktuators (54) schaltbar und/oder vorwählbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Loszahnräder (34, 38) der Gangstufen (32, 34, 36, 38) mittels einer Doppelsynchronkupplung (50) schaltbar bzw. vorwählbar sind, mittels der beide Loszahnräder (34, 38) alternierend oder zusammen derart kuppelbar sind, dass wahlweise sowohl einzelne Loszahnräder (34, 38) der Gangstufen (32, 24 bzw. 36, 38), als auch beide Loszahnräder (34, 38) der Gangstufen (32, 34 bzw. 36, 38) mit einem Synchronkörper (62) der Doppelsynchronkupplung (50), das heißt miteinander, verbindbar sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Schaltverzahnungen (34a, 38a) der benachbarten Loszahnräder zusammenwirkende Schaltmuffe der Doppelsynchronkupplung (50) in zwei Muffenringe (62, 64) aufgeteilt ist, die mittels des einzigen Aktuators (54) getrennt schaltbar sind.
Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffenringe (62, 64) der aufgeteilten Schaltmuffe je einen radial nach außen abragenden Ringbund (62a, 64a) tragen, welche Ringbunde (62a, 64a) mit einer über den Aktuator (54) axial verschiebbaren Schaltgabel (56) zusammenwirken.
Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffenringe (62, 64) der Schaltmuffe mittels zumindest einer die Muffenringe (62, 64) in eine die Loszahnräder entkuppelnde Neutralstellung vorspannenden Zugfeder (68; 70; 72, 74) miteinander verbunden sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Zugfeder (68; 70; 72, 74) so ausgelegt ist, dass deren Federkraft bei unter Last stehender Gangstufe kleiner ist als die zum Entkuppeln der Gangstufe erforderliche Kraft, jedoch größer als die im lastlosen Betrieb der Gangstufe erforderliche Kraft zum Entkuppeln der Gangstufe.
Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Zugfeder eine an beiden Muffenringen verankerte Spiralfeder (70) ist.
Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Spiralfedern (72, 74) als Zugfedern vorgesehen sind, die an je einem Muffenring (62, 64) verankert sind und die ineinander oder übereinander eingreifend angeordnet sind.
Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (70; 72, 74) innerhalb der beiden Ringbunde (62b, 64b) um die Muffenringe (62, 64) herum angeordnet ist.
Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Stirnseiten der Muffenringe (62, 64) mit in der Neutralstellung der Doppelsynchronkupplung (50) ineinander greifenden Ausklinkungen (62c, 64c) versehen sind.