DE102010048739A1 - Schaltvorrichtung und Schaltgetriebe - Google Patents
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Abstract
ung für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs, mit einer Welle, einem Gangrad, einem Formschlusselement und einem Schaltelement. Die Erfindung beinhaltet, dass das Schaltelement ein hülsenartiges Element aufweist, wobei das hülsenartige Element axial verschiebbar ist, wobei eine axiale Verschiebung des hülsenartigen Elements eine axiale Bewegung des Formschlusselements längs der Längsachse der Welle bewirkt, wobei zwischen dem Formschlusselement und dem hülsenartigen Element und/oder zwischen der Welle und dem hülsenartigen Element ein Drehmoment übertragbar ist, dass das Schaltelement einen Aktor aufweist, welcher in einem aktivierten Zustand in Wechselwirkung mit dem hülsenartigen Element steht und welcher in einem aktivierten Zustand eine axiale Verschiebung des hülsenartigen Elements längs der Längsachse der Welle bewirkt. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Schaltgetriebe.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs, mit mindestens einer Welle, welche eine Längsachse aufweist, mit mindestens einem Gangrad, mit mindestens einem Formschlusselement zur Erzeugung einer kraft- und drehmomentübertragenden Verbindung zwischen der Welle und dem Gangrad, und mit mindestens einem Schaltelement, welches das Formschlusselement axial längs der Längsachse der Welle verschiebt. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Schaltgetriebe mit einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung.
- Ein Schaltgetriebe sorgt im Antriebsstrang eines Fahrzeugs für die Übersetzung der Motordrehzahl auf die Antriebsdrehzahl. Hierfür sind im Allgemeinen zwei Wellen vorgesehen, welche Zahnräderpaare mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen aufweisen. Dabei ist üblicherweise jeweils ein Zahnrad fest mit einer Welle verbunden und das zugehörige andere Zahnrad ist lösbar mit der anderen Welle verbindbar. Die lösbare Verbindung erfolgt beispielsweise über eine Klaue oder über eine Schaltmuffe. Eine solche Schaltmuffe als Formschlusselement wird im Stand der Technik zumeist über eine Schaltgabel als Schaltelement axial längs der Längsachse der Welle verschoben, um einen Gang ein- bzw. auszulegen. Die Kraft für das Verschieben muss dabei von einem zusätzlichen System aufgebracht werden. Dies geht mit Kosten, Bauraumbedarf und Gewicht einher.
- Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine alternative Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik vorzuschlagen.
- Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass das Schaltelement mindestens ein hülsenartiges Element aufweist, dass das hülsenartige Element axial längs der Längsache der Welle verschiebbar ist, wobei das hülsenartige Element und das Formschlusselement derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass eine axiale Verschiebung des hülsenartigen Elements längs der Längsachse der Welle eine axiale Bewegung des Formschlusselements längs der Längsachse der Welle bewirkt und dass zwischen dem Formschlusselement und dem hülsenartigen Element und/oder zwischen der Welle und dem hülsenartigen Element mindestens ein Drehmoment übertragbar ist, dass das Schaltelement mindestens einen Aktor aufweist, wobei der Aktor in einem aktivierten Zustand in Wechselwirkung mit dem hülsenartigen Element steht, und wobei der Aktor zumindest in einem aktivierten Zustand eine axiale Verschiebung des hülsenartigen Elements längs der Längsachse der Welle bewirkt. Eine Variante sieht vor, dass das hülsenartige Element und das Formschlusselement derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass das hülsenartige Element axial längs der Längsache der Welle relativ zum Formschlusselement verschiebbar ist. Eine Ausgestaltung beinhaltet insbesondere, dass das hülsenartige Element mindestens ein Profil aufweist, und dass der Aktor in dem aktivierten Zustand in Verbindung mit dem Profil des hülsenartigen Elements die axiale Verschiebung des hülsenartigen Elements längs der Längsachse der Welle bewirkt. In der Erfindung wird die Drehbewegung der Welle für das Verschieben des Formschlusselements (Schaltmuffe oder -klaue) ausgenutzt. Daher ist nur noch die Energie zum Aktivieren des Aktors erforderlich. Das Profil der genannten Ausgestaltung ist beispielsweise ein Außenprofil, welches insbesondere in einer Variante umlaufend um das hülsenartige Element ausgestaltet ist. Je nach Ausgestaltung des Aktors kann es sich bei dem Profil um Vertiefungen oder Erhöhungen handeln oder beispielsweise um Strukturen, die eine Verschiebung mit elektromagnetischer Kraft erlauben, z. B. Linien mit magnetisiertem Material. In einer Variante handelt es sich bei dem Profil um eine umlaufende Nut, in welche der Aktor z. B. in Form eines Stiftes eingreift. Der Aktor selbst kann z. B. elektromechanisch betätigt werden. Zusätzlich zu Vertiefungen kann das Profil auch Erhebungen aufweisen, welche z. B. einen stiftähnlichen Aktor in eine inaktive Position zurückbewegen. Ein Verharren des Aktors bzw. des hülsenartigen Elements nach dem Verschieben des Formschlusselements in einer Endposition ist insbesondere in den Fällen nicht erforderlich, in denen die Verbindung zwischen Gangrad und Formschlusselement z. B. über Hinterschnitte (sog. Dog teeth) gesichert ist. In einer alternativen Ausgestaltung ist der Aktor kugelförmig oder zumindest eine Arretierung erfolgt durch Kugeln. In einer Ausgestaltung ist insbesondere vorgesehen, dass der Aktor längs der Längsachse der Welle axial fest angeordnet ist. Somit führt der Aktor im Wesentlichen nur eine Bewegung in Richtung des hülsenartigen Elements bzw. senkrecht zur Längsachse der Welle aus.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das hülsenartige Element zumindest abschnittsweise koaxial um das Formschlusselement herum angeordnet ist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass das hülsenartige Element mindestens einen dem Formschlusselement zugewandten Anschlag aufweist, und dass das Formschlusselement mindestens einen dem hülsenartigen Element zugewandten Anschlag aufweist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mindestens ein Federelement vorgesehen ist, welches eine axiale Verschiebung längs der Längsachse der Welle zwischen dem hülsenartigen Element und dem Formschlusselement bewirkt. Das hülsenartige Element ist somit federnd z. B. auf dem Formschlusselement gelagert. Somit ist es beispielsweise möglich, dass das hülsenartige Element auch dann verschoben wird, wenn bei den Verzahnungen des Gangrads und des Formschlusselements sich Zähne gegenüberstehen. Wenn sich eine Lücke zwischen den Verzahnungen ergibt, rückt das hülsenartige Element durch die Federwirkung nach.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass das Federelement zwischen dem Anschlag des hülsenartigen Elements und dem Anschlag des Formschlusselements angeordnet ist.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Profil des hülsenartigen Elements zumindest teilweise aus einer um das hülsenartige Element umlaufenden Vertiefung besteht, in welche der Aktor zumindest im aktivierten Zustand eingreift. Dabei sind das Profil und der Aktor derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt, dass aus der Drehbewegung des hülsenartigen Elements eine Bewegung längs der Längsachse der Welle entsteht.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass das Schaltelement mindestens einen Zweitaktor aufweist, welcher – insbesondere nach einer Ausgestaltung in Verbindung mit dem Profil des hülsenartigen Elements – eine axiale Verschiebung des hülsenartigen Elements bewirkt, welche der Verschiebung, die der Aktor bewirkt, entgegengerichtet ist. Der Zweitaktor bewirkt ein Auslegen des Ganges bzw. das Einlegen eines anderen Ganges, indem die Bewegung des hülsenartigen Elements in die andere axiale Richtung bewirkt wird.
- Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Formschlusselement um eine Schaltmuffe oder um eine Schaltklaue handelt.
- Weiterhin löst die Erfindung die Aufgabe mit einem Schaltgetriebe mit einer Schaltvorrichtung nach einer der obigen Ausgestaltungen.
- Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 : eine räumliche Darstellung einer Schaltvorrichtung, -
2 : einen Schnitt durch die Schaltvorrichtung der1 im Leerlauf, -
3 bis5 : Stadien des Einlegens eines Ganges anhand des Schnitts der2 , und -
6 : ein Augenblick während des Auslegens des Ganges. - In der
1 ist eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung dargestellt. Auf der Welle1 mit Längsachse1.1 befinden sich zwei Gangräder2 . Zwischen den Gangrädern2 ist ein Formschlusselement3 angeordnet, welches je nach gewähltem Gang den Formschluss zwischen einem der zwei Gangräder2 und dem hier unterhalb des Formschlusselements3 angeordneten, fest mit der Welle1 verbunden Zahnrad herstellt. Für das axiale Verschieben des Formschlusselements3 längs der Längsachse1.1 ist das Formschlusselement3 koaxial von einem hülsenartigen Element11 umgeben. Das hülsenartige Element11 bildet dabei mit dem Aktor12 zumindest einen Teil des Schaltelements10 der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung. Außen weist das hülsenartige Element11 ein Profil11.1 auf, welches hier in Form von umlaufenden Nuten ausgestaltet ist. Das hülsenartige Element11 selbst ist derartig ausgestaltet, dass es sich mit der Welle1 bzw. mit dem Formschlusselement3 mitdreht. Für das Einlegen eines Ganges wird der hier beispielhaft stiftartig ausgestaltete Aktor12 näher in Richtung des hülsenartigen Elements11 und somit in die Nut des Profils11.1 eingebracht. Axial ist der Aktor12 fest, d. h. es findet nur eine Lageänderung senkrecht zur Längsachse1.1 statt. Der Zweitaktor13 dient dem Auslegen des mit dem Aktor12 eingelegten Ganges, und über den hier dargestellten dritten Aktor lässt sich das linke Gangrad2 mit der Welle1 formschlüssig verbinden. - Im Schnitt der
2 ist zu erkennen, wie das hülsenartige Element11 das Formschlusselement3 koaxial umgibt. Das Formschlusselement3 verfügt über einen nach außen, d. h. in Richtung des hülsenartigen Elements11 gerichteten Anschlag3.1 , welcher hier in Form einer mittig angebrachten Nase ausgestaltet ist. Das hülsenartige Element11 verfügt an seinen beiden Stirnseiten über jeweils einen Anschlag11.2 , welcher nach innen, d. h. dem Formschlusselement3 zugewandt ist. Zwischen jeweils einem Anschlag11.2 des hülsenartigen Elements11 und dem Anschlag3.1 des Formschlusselements3 befindet sich jeweils ein Federelement4 . Die zwei Federelemente4 sind dabei derartig ausgestaltet und angeordnet, dass eine relative Bewegung zwischen Formschlusselement3 und hülsenartigem Element11 zu einer Anspannung bzw. Entspannung des Federelements4 führt. Von dem Profil11.1 des hülsenartigen Elements11 sind drei Nuten zu erkennen, welche durch die umlaufende Ausgestaltung entsprechend miteinander verbunden sind. - Für das Einlegen des hier zeichnerisch rechts dargestellten Gangrads
2 wird der Aktor12 senkrecht zur Längsachse1.1 der Welle1 in Richtung der Welle1 verschoben, d. h. näher herangebracht, bis der hier stiftartige Aktor12 in das Profil11.1 und somit in dieser Ausgestaltung in die umlaufende Nut des hülsenartigen Elements11 eingreift (siehe3 ). Während des Einlegens des Ganges verbleibt dabei der Aktor12 längs der Längsachse1.1 . der Welle1 im Wesentlichen auf der gleichen Höhe. Da das hülsenartige Element11 mit der Welle1 mitdreht, wird durch den Aktor12 und insbesondere durch die Ausgestaltung des Profils11.1 die Drehung des hülsenartigen Elements11 teilweise in ein axiales Verschieben längs der Längsachse1.1 umgewandelt. In der4 wird somit das hülsenartige Element11 nach rechts verschoben. - Weiterhin ist der Aktor
12 durch die Ausgestaltung des Profils11.1 relativ zur Welle1 immer noch auf der gleichen axialen Position, jedoch in der hier mittleren Nut gelandet. Da die Verschiebung des hülsenartigen Elements11 auch relativ zum Formschlusselement3 stattgefunden hat, steht nun das links angeordnete Federelement4 unter Anspannung. Erlauben es die Verzahnungen des Gangrads2 und des Zahnrads5 , so verschiebt das Federelement4 das Formschlusselement3 in Richtung des Gangrads2 , d. h. hier nach rechts. In der5 ist zu sehen, wie das Formschlusselement3 den Formschluss zwischen dem Gangrad2 und dem fest mit der Welle1 verbundenen Zahnrad5 herstellt. Weiterhin ist zu sehen, dass beide Federelemente4 entspannt sind. Im nächsten Schritt würde der Aktor12 wieder zurückgezogen werden. - In der
6 ist ein Stadium des Auslegens des linken Gangrades2 dargestellt. Hierfür greift der Zweitaktor13 in das Profil11.1 des hülsenartigen Elements11 ein und verschiebt das Element11 dadurch vom rechten Gangrad2 fort nach links. Zu sehen ist, wie somit das rechte Federelement4 angespannt wird.
Claims (10)
- Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs, mit mindestens einer Welle, welche eine Längsachse aufweist, mit mindestens einem Gangrad, mit mindestens einem Formschlusselement zur Erzeugung einer kraft- und drehmomentübertragenden Verbindung zwischen der Welle und dem Gangrad, und mit mindestens einem Schaltelement, welches das Formschlusselement axial längs der Längsachse der Welle verschiebt, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement mindestens ein hülsenartiges Element aufweist, dass das hülsenartige Element axial längs der Längsache der Welle verschiebbar ist, wobei das hülsenartige Element und das Formschlusselement derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass eine axiale Verschiebung des hülsenartigen Elements längs der Längsachse der Welle eine axiale Bewegung des Formschlusselements längs der Längsachse der Welle bewirkt und dass zwischen dem Formschlusselement und dem hülsenartigen Element und/oder zwischen der Welle und dem hülsenartigen Element mindestens ein Drehmoment übertragbar ist, dass das Schaltelement mindestens einen Aktor aufweist, wobei der Aktor in einem aktivierten Zustand in Wechselwirkung mit dem hülsenartigen Element steht, und wobei der Aktor zumindest in einem aktivierten Zustand eine axiale Verschiebung des hülsenartigen Elements längs der Längsachse der Welle bewirkt.
- Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenartige Element mindestens ein Profil aufweist, und dass der Aktor in dem aktivierten Zustand in Verbindung mit dem Profil des hülsenartigen Elements die axiale Verschiebung des hülsenartigen Elements längs der Längsachse der Welle bewirkt.
- Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenartige Element zumindest abschnittsweise koaxial um das Formschlusselement herum angeordnet ist.
- Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenartige Element mindestens einen dem Formschlusselement zugewandten Anschlag aufweist, und dass das Formschlusselement mindestens einen dem hülsenartigen Element zugewandten Anschlag aufweist.
- Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Federelement vorgesehen ist, welches eine axiale Verschiebung längs der Längsachse der Welle zwischen dem hülsenartigen Element und dem Formschlusselement bewirkt.
- Schaltvorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement zwischen dem Anschlag des hülsenartigen Elements und dem Anschlag des Formschlusselements angeordnet ist.
- Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil des hülsenartigen Elements zumindest teilweise aus einer um das hülsenartige Element umlaufenden Vertiefung besteht, in welche der Aktor zumindest im aktivierten Zustand eingreift.
- Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement mindestens einen Zweitaktor aufweist, welcher eine axiale Verschiebung des hülsenartigen Elements bewirkt, welche der Verschiebung, die der Aktor bewirkt, entgegengerichtet ist.
- Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Formschlusselement um eine Schaltmuffe oder um eine Schaltklaue handelt.
- Schaltgetriebe mit einer Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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