DE19920064C2 - Zahnräderwechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnräderwechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebegehäuse und zumindest einer Getriebewelle, zu der Losräder koaxial und drehbar sowie Schaltmuffen drehfest und axial verschieblich angeordnet sind, wobei mehrere mit den Schaltmuffen gekoppelte Schaltkörper gegenüber einer Schaltstange bewegbar sind, und wobei jedem der Schaltkörper eine separat elektrisch bestrombare Spule zugeordnet ist. DOLLAR A Um ein kostengünstiges Zahnräderwechselgetriebe zu schaffen, ist erfindungsgemäß in zwei verschiedenen Ausführungsformen vorgeschlagen, daß die Schaltkraft für sämtliche Schaltmuffen mittels eines Stellgliedes aufbringbar ist, welches ausschließlich in einer Bewegungsrichtung (Linear oder Drehung) beweglich ist. Die Schaltkörper sind dabei in einem ersten Zustand gegenüber der Schaltwelle beweglich und in einem zweiten Zustand mit der Schaltwelle gekoppelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnräderwechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff der beiden unabhängigen An­ sprüche 1 und 2.

Ein Zahnräderwechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist bereits aus der DE 43 35 754 A1 bekannt. Diese Schrift zeigt eine Getriebewelle, zu der Losrä­ der koaxial und drehbar sowie Schaltmuffen drehfest und axial verschieblich angeordnet sind. Dabei sind die Schaltmuffen je­ weils mittels einer elektromagnetisch betätigbaren und in zwei Stellungen verschieblichen Koppelvorrichtung mit einer Schalt­ stange koppelbar. Die Koppelvorrichtungen sind in der ersten Stellung gegenüber einer ausschließlich in einer Bewegungsrich­ tung beweglichen Schaltstange bewegbar und in der zweiten Stel­ lung in besagter Bewegungsrichtung gegenüber der Schaltstange abgestützt.

Ein Zahnräderwechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von dem nebengeordneten Anspruch 2 ist bereits aus der DE 195 16 651 A1 bekannt. Diese Schrift zeigt eine Getrie­ bewelle, zu der Losräder koaxial und drehbar sowie Schaltmuffen drehfest und axial verschieblich angeordnet sind. Ferner umfaßt das Zahnräderwechselgetriebe eine gegenüber dem Getriebegehäuse drehbewegliche Schaltwalze - bzw. Schaltwelle - mit gewundenen Führungsnuten. Mehrere mit den Schaltmuffen gekoppelte Schalt­ körper sind koaxial zur Schaltwalze angeordnet und entlang der Führungsnuten verschiebbar. Eine elektrisch betätigbare Koppel­ vorrichtung ist in einem ersten Zustand gegenüber der Schalt­ walze bewegbar. In einem zweiten Zustand greift die Koppelvor­ richtung in die Führungsnut der Schaltwalze ein und ist somit zwangsgeführt.

Ferner ist ein Zahnräderwechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug aus der DE 41 05 157 A1 bekannt. Bei diesem ist eine Schaltwel­ le parallel versetzt zu einer Getriebewelle angeordnet und fest in einem Getriebegehäuse eingespannt bzw. sechswertig gelagert. Die Schaltwelle weist ein Außengewinde auf, wobei ein koaxial zu dieser angeordneter Schaltkörper einen Innengewindeabschnitt aufweist, der in das Außengewinde eingreift. Der Schaltkörper weist einen Elektromotor auf, mittels dessen das Außengewinde schraubbeweglich gegenüber der Schaltwelle ist. Durch diese Schraubbewegung kann der Schaltkörper Linearbewegungen entlang der Schaltwelle ausführen. Da der Schaltkörper unmittelbar in eine Schaltmuffe eingreift, kann infolge dieser Schraubbewegun­ gen eine formschlüssige Verbindung zwischen einem Losrad und der Getriebewelle geschaffen werden.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein kostengünstiges Zahnräderwechselgetriebe zu schaffen, bei welchem eine Freiheit bei der Auswahl der zu schaltenden Schaltmuffen bei Verwirkli­ chung einer einfachen Verriegelung in jeder der drei möglichen Schaltstellungen geschaffen ist.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 beziehungsweise Pa­ tentanspruch 2 in vorteilhafter Weise gelöst.

Ein Vorteil der Erfindung gemäß den Patentansprüchen 1 und 2 besteht darin, daß eine einfache Verriegelung gegenüber dem Ge­ triebegehäuse in jeder der drei möglichen Schaltstellungen ge­ schaffen ist. Ferner ist in vorteilhafter Weise die Schaltkraft für sämtliche Schaltmuffen mittels eines einzigen Stellgliedes aufbringbar, welches ausschließlich in einer Bewegungsrichtung (Linear oder Drehung) beweglich ist.

Patentanspruch 1 sieht dafür neben drei Ausnehmungen im Getrie­ begehäuse zur Aufnahme der Koppelvorrichtung eine Schaltstange vor, die mittels des Stellgliedes in dessen Bewegungsrichtung (Linear oder Drehung) gegenüber Schaltkörpern, welche sich in einem ersten Zustand befinden, beweglich ist. Die Schaltkörper sind in einem zweiten Zustand mit der Schaltstange gekoppelt. Die Überführung des Schaltkörpers vom ersten in den zweiten Zu­ stand erfolgt dabei elektromagnetisch mittels einer Spule und der Koppelvorrichtung.

Patentanspruch 2 stellt eine alternative Lösung dar, die neben drei Ausnehmungen im Getriebegehäuse zur Aufnahme der Koppel­ vorrichtung eine Schaltwelle mit einer Führung - wie beispiels­ weise ein Außengewinde - aufweist. Die Schaltkörper weisen ebenfalls zwei Zustände auf, wobei im zweiten Zustand die Kop­ pelvorrichtung in die Führung eingreift. Da die Führung einen Steigungswinkel gegenüber einer Längsachse der Schaltwelle auf­ weist, wird eine Drehbewegung der Schaltwelle in eine Linearbe­ wegung des jeweiligen Schaltkörpers entlang der Längsachse um­ gewandelt, wenn sich dieser im zweiten (gekoppelten) Zustand befindet.

Patentanspruch 3 zeigt ein vorteilhafte Ausgestaltung der Er­ findung, die die Verwendung von linearen Antrieben, wie bei­ spielsweise Hydraulikzylindern, ermöglicht.

Die Ausführung der Erfindung gemäß Patentanspruch 4 ermöglicht in vorteilhafter Weise die Verwendung von Motoren, die eine Drehbewegung in die Schaltstange einleiten. Solche Motoren kön­ nen insbesondere Elektromotoren sein.

Die im Patentanspruch 6 aufgezeigte formschlüssige Verbindung zwischen der Schaltstange und dem Schaltkörper gewährleistet in vorteilhafter Weise gegenüber einer reibschlüssigen Verbindung die exakte Positionierung des Schaltkörpers gegenüber der Schaltstange.

Patentanspruch 7 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, mit­ tels derer Knickbewegungen der stromführenden Leitungen verhin­ dert werden.

Die Ausgestaltung der Erfindung gemäß Patentanspruch 9 ermög­ licht es, bei Schaltvorgängen mit unterschiedlichen Schaltpha­ sen, jeder Schaltphase eine Verfahrgeschwindigkeit der Schalt­ muffe bzw. eine Schaltkraft zuzuordnen.

Patentanspruch 10 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Zahnräderwechselgetriebes als Doppelkupp­ lungsgetriebe mit zwei Teilgetrieben. Dabei weist jedes der beiden Teilgetriebe jeweils eine parallel zur Antriebswelle an­ geordneten Abtriebswelle auf. Da das erfindungsgemäße Zahnrä­ derwechselgetriebe die Verwendung kostengünstiger Stellglieder ermöglicht, kann jeder der beiden Abtriebswellen eine Schalt­ stange zugeordnet sein. Dabei können die Schaltmuffen des er­ sten Teilgetriebes zeitlich unabhängig von den Schaltmuffen des zweiten Teilgetriebes ein bzw. ausgerückt werden, wie es insbe­ sondere bei einem lastschaltbaren Doppelkupplungsgetriebe vor­ teilhaft ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung bietet den zu­ sätzlichen Vorteil, daß die beiden Abtriebswellen einen großen parallelen Versatz aufweisen können, wenn dies der Bauraum be­ dingt. Je nach Ausgestaltung des Doppelkupplungsgetriebes kön­ nen die Abtriebswellen auch als Vorgelegewellen ausgestaltet sein.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den übrigen Unteran­ sprüchen und der Beschreibung hervor.

Es zeigen

Fig. 1 in einem ersten Ausgestaltungsbeispiel ein vereinfachtes Zahnräderwechselgetriebe mit vier Gängen in einer schematisier­ ten Darstellung, wobei mittels einer inneren Schaltung eine Neutralstellung eingelegt ist,

Fig. 2 eine Einzelheit II aus Fig. 1, die u. a. einen Schaltkör­ per in einem ersten Zustand und eine Spule zeigt,

Fig. 3 das Zahnräderwechselgetriebe aus Fig. 1, das u. a. den Schaltkörper in einem zweiten Zustand bei bestromter Spule zeigt,

Fig. 4 das Zahnräderwechselgetriebe aus Fig. 1 in einer ersten Schaltstellung,

Fig. 5 in einem zweiten Ausgestaltungsbeispiel einen Ausschnitt eines Zahnräderwechselgetriebes mit einer Synchronisierung,

Fig. 6 in einem dritten Ausgestaltungsbeispiel eine Abwicklung einer rotationssymmetrischen Schaltwelle,

Fig. 7 einen Ausschnitt eines Zahnräderwechselgetriebes mit ei­ ner Synchronisierung und mit der Schaltwelle gemäß Fig. 6 und

Fig. 8 in einem vierten Ausgestaltungsbeispiel einen Ausschnitt eines Zahnräderwechselgetriebes mit einer Synchronisierung.

Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Zahnräderwechselgetriebe 1 mit vier Gängen in einer schematisierten Darstellung. Das Zahnrä­ derwechselgetriebe 1 ist in einer Neutralstellung dargestellt.

Innerhalb eines Getriebegehäuses 3 sind zwei parallel versetzt zueinander angeordnete Getriebewellen (Antriebswelle 2, Ab­ triebswelle 14) drehbar gelagert, wobei koaxial und drehbar zu der Antriebswelle 2 vier Losräder 4, 5, 6, 7 angeordnet sind und koaxial und drehfest zur Abtriebswelle 14 vier Festräder 8, 9, 10, 11 angeordnet sind. Die vier Losräder 4, 5, 6, 7 kämmen in üblicher Weise mit den vier Festrädern 8, 9, 10, 11.

Dabei bildet jeweils eines der vier Losräder 4, 5, 6, 7 eine Zahnradpaarung mit einem der vier Festräder 8, 9, 10, 11. Je­ weils einer Zahnradpaarung ist einer der vier möglichen Gänge bzw. ein Übersetzungsverhältnis zugeordnet.

Konzentrisch zu der Antriebswelle 2 ist eine erste Schaltmuffe 12 zwischen dem ersten Losrad 4 und dem zweiten Losrad 5 ange­ ordnet, die eine in der Zeichnung nicht näher ersichtliche In­ nenverzahnung aufweist. Diese erste Schaltmuffe 12 ist drehfest und axial verschieblich bezüglich der Antriebswelle 2 angeord­ net.

Konzentrisch zu der Antriebswelle 2 ist eine zweite Schaltmuffe 13 zwischen dem dritten Losrad 6 und dem vierten Losrad 7 ange­ ordnet, die eine zweite Innenverzahnung aufweist. Diese zweite Schaltmuffe 13 ist ebenfalls drehfest und axial verschieblich bezüglich der Antriebswelle 2 angeordnet.

Die Losräder 4, 5, 6, 7 weisen jeweils eine Verzahnung auf, die mit einer der beiden Innenverzahnungen der Schaltmuffen 12, 13 korrespondiert, so daß zwischen jeweils einem der vier Losräder 4, 5, 6, 7 und der Antriebswelle 2 eine formschlüssige Verbin­ dung hergestellt werden kann, indem eine der beiden Schaltmuf­ fen 12, 13 axial auf eines der beiden möglichen Losräder 4, 5 bzw. 6, 7 verschoben wird.

Diese axiale Verschiebung der Schaltmuffen 12, 13 erfolgt mit­ tels einer inneren Schaltung 15.

Diese innere Schaltung 15 umfaßt ein Stellglied 16, eine Schaltstange 17, zwei Schaltkörper 18, 19 und zwei Verriegelun­ gen 20, 21.

Das Stellglied 16 umfaßt einen Linearantrieb 52 mittels dessen die Schaltstange 17 entlang deren Längsrichtung verschiebbar ist.

Die beiden Schaltkörper 18, 19 sind jeweils mittels einer der beiden Verriegelungen 20, 21 in einer von drei Sacklochbohrun­ gen 22, 23, 24 bzw. 25, 26, 27 eingerastet.

Im folgenden werden die beiden Schaltkörper 18, 19 anhand des ersten Schaltkörpers 18 erläutert. Dieser erste Schaltkörper 18 gemäß Einzelheit II in Fig. 1 ist in Fig. 2 näher dargestellt und umfaßt einen Schlitten 28, zwei Druckfedern 29, 30, einen rotationssymmetrischen Ankermagneten 31 und eine Spule 32.

Fig. 2 zeigt dabei den Schaltkörper 18 in einem ersten Zustand.

Die Schaltstange 17 ist in dem Schlitten 28 längsverschieblich geführt. Ein unterer Schlittenteil 33 ist fest mit einer Schaltgabel 34 verbunden. Diese Schaltgabel 34 greift in übli­ cher Weise in eine Umfangsnut der ersten Schaltmuffe 12. Ein oberer Schlittenteil 35 weist eine mittig angeordnete Bohrung 36 auf, in die ein unteres Ende 37 des rotationssymmetrischen Ankermagneten 31 ragt. Dieser rotationssymmetrische Ankermagnet 31 setzt sich aus einem Rundstab 38 und einer Scheibe 39 zusam­ men und ist koaxial zu einer Mittenachse 40 der Spule 32 ange­ ordnet. Dabei ist der Rundstab 38 innerhalb der Spule 32 ange­ ordnet, wohingegen die Scheibe 39 oberhalb der Spule 32 ange­ ordnet ist. Die Spule 32 ist an deren unterem Ende 37 mit dem oberen Schlittenteil 28 bewegungsfest verbunden.

Die Bohrung 36 im oberen Schlittenteil 28 fluchtet mit einer Ausnehmung 41 der Schaltstange 17, wenn sich das Zahnräderwech­ selgetriebe 1 in der in Fig. 1 dargestellten Neutralstellung befindet. In dieser Neutralstellung ist ein zapfenförmiges obe­ res Ende 42 des Ankermagneten 31 in der ersten Sacklochbohrung 23 im Getriebegehäuse 3 eingerastet. Die Kraft, die das zapfen­ förmige obere Ende 42 in der Sacklochbohrung 23 hält, wird mit­ tels der beiden Druckfedern 29, 30 erzeugt, die sich parallel versetzt zur Mittenachse 40 einerseits am Schlitten 28 und an­ dererseits an der Scheibe 39 des Ankermagneten 31 abstützen. In Längsrichtung der Schaltstange 17 ist die zweite Sacklochboh­ rung 22 links neben der ersten Sacklochbohrung 23 und eine dritte Sacklochbohrung 24 rechts neben der ersten Sacklochboh­ rung 23 angeordnet. Die zweite Sacklochbohrung 22 ist dem er­ sten Gang zugeordnet, wohingegen die dritte Sacklochbohrung 24 dem zweiten Gang zugeordnet ist.

Fig. 3 zeigt das Zahnräderwechselgetriebe 1 bei bestromter Spu­ le 32.

In diesem Zustand ist eine Gleichspannung an die Spule 32 ange­ legt.

Infolge des Stromflusses ist die Spule 32 von einem Magnetfeld umgeben. Der magnetische Fluß dieses Magnetfeldes verschiebt den Ankermagneten 32 bezüglich der Mittenachse 40 axial nach unten, so daß das untere Ende 37 des Ankermagneten 32 in die Ausnehmung 41 ragt, wohingegen das zapfenförmige obere Ende 42 außerhalb der ersten Sacklochbohrung 23 angeordnet bzw. die Verriegelung 20 gelöst ist. Die Verschiebung des Ankermagneten 31 erfolgt dabei gegen die Kraft der Druckfedern 29, 30, so daß diese gestaucht sind.

In diesem dargestellten zweiten Zustand ist der erste Schalt­ körper 18 unverschieblich gegenüber der Schaltstange 17 mit dieser gekoppelt. Wenn die Schaltstange 17 mittels des Linea­ rantriebes 52 in Längsrichtung verschoben wird, so stützt sich der Schaltkörper 18 mittels des unteren Endes 37 des Ankerma­ gneten in der Ausnehmung 41 ab. Demzufolge ist der Schaltkörper 18 in eine erste Schaltstellung verschieblich, in der der Rund­ stab 38 des Ankermagneten 31 mit der zweiten Sacklochbohrung 22 fluchtet. Um den Schaltkörper 18 in dieser ersten Schaltstel­ lung zu verriegeln, wird der Stromfluß in der Spule 32 unter­ brochen, wodurch das Magnetfeld zusammenbricht und der Ankerma­ gnet infolge der Federkraft der Druckfedern 29, 30 in die von der Schaltwelle 17 weg weisenden Richtung (nach oben) verscho­ ben wird.

Diese erste Schaltstellung ist in Fig. 4 dargestellt. Das zap­ fenförmige obere Ende 42 des Ankermagneten 31 ragt dabei in die Sacklochbohrung 22, wohingegen die in Längsrichtung der Schalt­ stange 17 wirksame formschlüssige Verbindung zwischen der Schaltstange 17 und dem Schaltkörper 18 aufgehoben ist. Da bei Verschiebung des Schaltkörpers 18 die mit diesem verbundene Schaltgabel 34 die erste Schaltmuffe 12 nach links verschiebt und so eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Losrad 4 und der Antriebswelle 2 schafft ist der erste Gang eingelegt.

Fig. 5 zeigt in einem zweiten Ausgestaltungsbeispiel aus­ schnittsweise ein Zahnräderwechselgetriebe 101 mit Synchroni­ sierungen.

Bei einem solchen Zahnräderwechselgetriebe 101 wird eine dreh­ feste Verbindung zwischen einem von mehreren Losrädern 104, 105 und einer Antriebswelle 102 mittels Synchronisiereinrichtungen 144 geschaffen. Dabei umfaßt jeweils eine Synchronisiereinrich­ tung 144 eine Schaltmuffe 112, die drehfest und axial ver­ schieblich bezüglich der Antriebswelle 102 angeordnet ist. Die Schaltmuffe 112 wird in einer ersten Schaltphase aus einer Mit­ telstellung in die auf eines der Losräder 104 oder 105 weisende Richtung verschoben, bis im Kraftfluß zwischen dem betreffenden Losrad 104 oder 105 und der Antriebswelle 102 eine Reibmo­ mentübertragung einsetzt. Beim weiteren Verschieben der Schalt­ muffe 112 in die auf das betreffende Losrad 104 oder 105 wei­ sende Richtung wird in einer zweiten Schaltphase die Drehzahl der Antriebswelle 102 an die Drehzahl des betreffenden Losrades 104 oder 105 angeglichen. In einer dritten darauf folgenden Schaltphase wird zwischen dem betreffenden Losrad 104 oder 105 und der Antriebswelle 102 eine formschlüssige Verbindung ge­ schaffen.

Die Schaltwelle 117 erstreckt sich koaxial zu einer Längsachse 143 und weist ein Außengewinde 150 auf. Ein nicht näher darge­ stellter Elektromotor dient als ein Stellglied, mittels dessen die Schaltwelle 117 drehbar ist. Im Gegensatz zum ersten Aus­ führungsbeispiel ist ein Schaltkörper 118 mit einer rotations­ symmetrischen Muffe 128 verbunden, die konzentrisch zu der Schaltwelle 117 angeordnet ist. Die Muffe 128 ist mit einer Schaltgabel 134 verbunden, welche in eine Umfangsnut der Schaltmuffe 112 eingreift.

Die Zeichnung stellt den Schaltkörper 118 in einem ersten Zu­ stand dar. In diesem ersten Zustand ist die Schaltwelle 117 frei drehbar gegenüber dem Schaltkörper 118, d. h. der Schalt­ körper bleibt bei Drehbewegungen der Schaltwelle 117 ortsfest.

Analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel stützen sich Druckfe­ dern 129, 130 einerseits an der Muffe 128 und andererseits an einem Ankermagneten 131 ab. Dieser Ankermagnet 131 weist an dessen unterem Ende ein Innengewindesegment 137 auf.

Beim Anlegen eines Gleichstromes an eine Spule 132, die beab­ standet um den Ankermagneten 131 gewickelt ist, wird ein magne­ tischer Fluß im Einflußbereich der Spule 132 hervorgerufen. Aus diesem magnetischen Fluß resultiert eine Kraft, die den Anker­ magneten 131 auf die Schaltwelle 117 verschiebt, so daß dessen Innengewindesegment 137 im Eingriff mit dem Außengewinde 150 der Schaltwelle 117 steht. In diesem zweiten Zustand des Schaltkörpers führen Drehbewegungen der Schaltwelle 117 auf­ grund eines mittleren Steigungswinkels des Außengewindes 150 zu einer Verschiebung des Schaltkörpers 118 bzw. einer mit diesem verbundenen Schaltgabel 134 entlang der Längsachse 143 der Schaltwelle 117.

Infolge dieser Verschiebung der Schaltgabel 134 wird auch die mit der Schaltgabel 134 gekoppelte Schaltmuffe 112 entlang der Antriebswelle 102 verschoben. Diese Schaltmuffe 112 stellt nach dem obig beschriebenen Synchronisiervorgang schließlich den drehfesten Formschluß zwischen dem betreffenden Losrad 104 oder 105 und der Antriebswelle 102 her.

Fig. 6 zeigt in einem dritten Ausgestaltungsbeispiel eine Ab­ wicklung einer rotationssymmetrischen Schaltwelle 217 in einer schematisierten Darstellung. Dieses dritte Ausgestaltungsbei­ spiel betrifft ebenfalls ein Zahnräderwechselgetriebe 201 mit Synchronisierungen, wie dieses ausschnittsweise in Fig. 7 dar­ gestellt ist.

Bei diesem Zahnräderwechselgetriebe 201 wird eine drehfeste Verbindung zwischen einem von mehreren Losrädern 204, 205 und einer Antriebswelle 202 mittels Synchronisiereinrichtungen 244 geschaffen. Dabei umfaßt jeweils eine Synchronisiereinrichtung 244 eine Schaltmuffe 212, die drehfest und axial verschieblich bezüglich der Antriebswelle 202 angeordnet ist. Die Schaltmuffe 212 wird in einer ersten Schaltphase aus einer Mittelstellung in die auf eines der Losräder 204 oder 205 weisende Richtung verschoben, bis im Kraftfluß zwischen dem betreffenden Losrad 204 oder 205 und der Antriebswelle 202 eine Reibmomentübertra­ gung einsetzt. Beim weiteren Verschieben der Schaltmuffe 212 in die auf das betreffende Losrad 204 oder 205 weisende Richtung wird in einer zweiten Schaltphase die Drehzahl der Antriebswel­ le 202 an die Drehzahl des betreffenden Losrades 204 oder 205 angeglichen. In der dritten darauf folgenden Schaltphase wird zwischen dem betreffenden Losrad 204 oder 205 und der Antriebs­ welle 202 eine formschlüssige Verbindung geschaffen.

Die Schaltwelle 217 ist mittels eines nicht näher dargestellten Stellgliedes drehbar und axial unverschieblich gegenüber einem Getriebegehäuse 203. In die Schaltwelle 217 ist eine Führungs­ nut 245 gefräst, die einen unstetigen Verlauf aufweist.

Ein Schaltkörper 218 ist ähnlich dem Schaltkörper 18 aus dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist eine rotationssymmetrische Muffe 228 konzentrisch, axial verschieblich und drehbar zu der Schaltwel­ le 217 angeordnet. Die Muffe 228 ist mit einer Schaltgabel 234 verbunden, welche in eine Umfangsnut der Schaltmuffe 212 ein­ greift.

Beim Anlegen einer Gleichspannung an eine Spule 232 des Schalt­ körpers 218 wird ein Ankermagnet 231 entlang einer Mittenachse 240 der Spule 232 gegen die Federkraft von Druckfedern 229, 230 verschoben. Infolgedessen greift ein zapfenförmiges unteres En­ de 237 des Ankermagneten 231 in die Führungsnut 245. Bei einer anschließenden gleichförmigen Drehbewegung der Schaltwelle 217 verfährt der Schaltkörper 218 bezüglich der Längsachse 243 der Schaltwelle 217 mit einer unstetigen Verfahrgeschwindigkeit.

Um einen möglichst optimalen Verlauf der Verfahrgeschwindigkeit und der Schaltkraft für die Synchronisiereinrichtung 244 zu schaffen, weist die Führungsnut 245 drei in Fig. 6 ersichtliche Bereiche 246, 247, 248 auf, die sich in deren Steigungswinkel zur Längsachse 243 unterscheiden.

Wenn sich die Schaltmuffe 212 in einer in der Fig. 7 darge­ stellten Mittelstellung befindet, so greift das zapfenförmige Ende 237 des Ankermagneten 231 in eine mittig in der Führungs­ nut 245 liegende Neutralposition 249 ein. Je nach Drehrichtung wird der Schaltkörper 218 bzw. die mit diesem mittels der Schaltgabel 234 verbundene Schaltmuffe 212 auf eines der beiden möglichen Losräder 204, 205 verschoben. In dem ersten Bereich 246 verfährt der Schaltkörper 218 bzw. die mittelbar mit diesem gekoppelte Schaltmuffe 228 schnell, da der Steigungswinkel die­ ses ersten Bereiches 246 zur Längsachse 243 relativ klein ist. Dieser erste Bereich 246 der Führungsnut 245 wird in der ersten Schaltphase durchlaufen. D. h., die Schaltmuffe 212 wird von der Antriebswelle 202 auf das betreffende Losrad 204 verfahren, bis ein Reibmoment übertragen wird. Im anschließenden zweiten Be­ reich 247 verfährt der Schaltkörper 218 bzw. die mittelbar mit diesem gekoppelte Schaltmuffe 212 langsam, da der Steigungswin­ kel dieses zweiten Bereiches 247 zur Längsachse 243 relativ groß ist. Dieser zweite Bereich 247 der Führungsnut 245 ist der zweiten Schaltphase zugeordnet, wobei infolge des großen Stei­ gungswinkels die Schaltkraft auch relativ groß ist. Die an­ schließende dritte Schaltphase verläuft ähnlich der ersten Schaltphase schnell, da der Steigungswinkel des dritten Berei­ ches gegenüber der Längsachse 243 relativ klein ist.

Analog dazu wird das zapfenförmige Ende 237 bei umgekehrter Drehrichtung der Schaltwelle 243 innerhalb von drei weiteren Bereichen 253, 254, 255 geführt. Diese drei weiteren Bereiche 253, 254, 255 weisen in der Abwicklungsebene gemäß Fig. 6 eine Symmetrie zu den drei Bereichen 246, 247, 248 auf. Diese Symme­ trie zeigt sich in einer Punktspiegelung der drei Bereiche 253, 254, 255 an einem zentrisch in der Neutralposition 249 liegen­ den Spiegelpunkt 256.

Fig. 8 zeigt in einem vierten Ausgestaltungsbeispiel aus­ schnittsweise ein Zahnräderwechselgetriebe 301, bei dem eine Schaltwelle 317 mittels eines nicht näher dargestellten Stell­ gliedes drehbar ist. Ein Schaltkörper 318 umfaßt dabei eine Muffe 328, gegenüber der die Schaltwelle 317 - in einem ersten Zustand des Schaltkörpers 318 - drehbar ist. Ein Ankermagnet 331 ist innerhalb einer Spule 332 axial verschieblich bezüglich deren Mittenachse 340 angeordnet. Beim Anlegen einer Gleich­ spannung an die Spule 332 wird der Ankermagnet 331 gegen die Kraft von zwei Druckfedern 329, 330 auf die Schaltwelle 317 verschoben, so daß ein unteres Ende 337 des Ankermagneten 331 in eine Ausnehmung 341 der Schaltwelle 317 ragt und sich in Drehrichtung der Schaltwelle 317 an dieser abgestützt. Der Schaltkörper 318 befindet sich dann im zweiten Zustand. Die Muffe 328 ist mittels eines Gelenkes 351 mit einer Schaltgabel 334 gekoppelt. Diese Schaltgabel 334 greift in eine Umfangsnut der Schaltmuffe 312. Somit führen Drehbewegungen der Schaltwel­ le 317 beim Anliegen einer Gleichspannung an der Spule 332 zwangsläufig zu axialen Verschiebungen der Schaltmuffe 312.

Weitere alternative Ausgestaltungen und Kombinationen der ge­ zeigten vier Ausführungsformen sind denkbar.

Bei dem ersten und dem vierten gezeigten Ausgestaltungsbeipiel eines Zahnräderwechselgetriebes kann in weiteren Ausgestaltun­ gen zur Koppelung der Schaltstange bzw. Schaltwelle mit dem Schaltkörper anstatt der formschlüssigen Verbindung auch eine reibschlüssige Verbindung hergestellt werden.

Anstelle der zwei Druckfedern kann in einer weiteren Ausgestal­ tung eine Schraubendruckfeder koaxial zur Spule angeordnet sein.

Weiterhin sind Ausgestaltungen mit beliebigen Federtypen denk­ bar.

Neben der im ersten Ausführungsbeispiel gezeigten Ansteuerung der Spule mittels eines Gleichstromes kann die Stromstärke in der Spule geregelt werden. Da die Induktivität der Spule einen unmittelbaren Rückschluß auf die Stellung des Ankermagneten zu­ läßt, läßt sich in Kenntnis der aktuellen Induktivität bestim­ men, ob sich der Schaltkörper im ersten Zustand oder im zweiten Zustand befindet. Um die Verlustleistung und somit die thermi­ sche Belastung der Spule nach Erreichen des zweiten Zustands zu vermindern, kann im zweiten Zustand die Stromstärke herabge­ setzt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Zahnrä­ derwechselgetriebes wird die Verbindung zwischen der Schalt­ stange bzw. der Schaltwelle und dem Schaltkörper aufgehoben, wenn eine Gleichspannung an die Spule angelegt wird. Eine Feder hält bei einem solchen Zahnräderwechselgetriebe die Verbindung zwischen der Schaltstange und dem Schaltkörper aufrecht, solan­ ge keine Gleichspannung an der Spule anliegt.

Anstatt einer Schaltgabel kann für sämtliche Ausgestaltungsbei­ spiele auch eine Schaltschwinge verwendet werden.

In weiteren Ausgestaltungsformen ist es möglich, die Spulen fest mit dem Getriebegehäuse zu verbinden, um Knickbewegungen der stromführenden Leitungen, die mit einer gegenüber dem Ge­ triebegehäuse unbeweglichen Spannungsversorgung verbunden sind, zu verhindern.

Beispielsweise kann innerhalb eine Spule, die bewegungsfest an dem Getriebegehäuse angebracht ist, ein Ankermagnet verschieb­ lich angeordnet sein. Wird eine Gleichspannung an die Spule an­ gelegt, so drückt der Ankermagnet gegen eine Koppelvorrichtung eines Schaltkörpers, so daß dieser drehfest mit einer Schalt­ welle verbunden ist. Der Kontakt zwischen dem Ankermagnet und der Koppelvorrichtung bleibt aufrecht erhalten, solange eine Gleichspannung an der Spule anliegt. Wird zum Wechsel der Schaltstellung die Schaltwelle entlang deren Längsachse ver­ schoben bzw. um diese gedreht, so bleibt der Kontakt ebenfalls aufrecht erhalten, wobei zwischen dem Ankermagneten und der Koppelvorrichtung Reibkräfte wirksam sind.

Bei einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel mit einer fest am Ge­ triebegehäuse angeordneten Spule verriegelt ein von der Spule hervorgerufenes Magnetfeld eine Verriegelungsvorrichtung eines Schaltkörpers berührungslos, wodurch mechanische Reibungsverlu­ ste gegenüber dem zuvor genannten Beispiel verhindert werden.

Der im ersten Ausführungsbeispiel gezeigte Linearantrieb kann als hydraulisches, als elektromechanisches oder als elektro­ pneumatisches Stellglied ausgeführt sein.

Bei einem solchen hydraulischen Stellglied wirkt ein hydrauli­ scher Druckspeicher über ein Stellventil auf einen Hydraulikzy­ linder.

Ein elektromechanisches Stellglied umfaßt einen Elektromotor, dem sich ein Getriebe anschließt, dessen Ausgangswelle mit ei­ ner Kurbelwelle verbunden ist. Diese Kurbelwelle ist mittels einer Pleuelstange mit der Schaltstange verbunden. Das Getriebe kann dabei als Stirnrad, Schnecken-, oder Planetengetriebe aus­ gestaltet sein.

Das elektrohydraulische Stellglied ist ähnlich dem elektrome­ chanischem Stellglied ausgeführt, wobei die Pleuelstange mit einem Geberzylinder gekoppelt ist, welcher hydraulisch mit ei­ nem Nehmerzylinder verbunden ist. Ein Kolben dieses Nehmerzy­ linder ist mit der Schaltstange verbunden.

Das Zahnräderwechselgetriebe kann als Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Teilgetrieben ausgestaltet sein. Ein solches Doppel­ kupplungsgetriebe weist zwei parallel zur Antriebswelle ange­ ordneten Abtriebswellen oder Vorgelegewellen auf. Dabei ist je­ der der beiden Abtriebs- bzw. Vorgelegewellen eine Schaltstange zugeordnet.

Claims (10)

1. Zahnräderwechselgetriebe (1) für ein Kraftfahrzeug mit einen Getriebegehäuse (3) und zumindest einer Getriebewelle (Antriebswelle 2), zu der Losräder (4, 5, 6, 7) koaxial und drehbar sowie Schaltmuffen (12, 13) drehfest und axial verschieblich angeordnet sind, wobei mehrere mit den Schaltmuffen (12, 13) gekoppelte Schaltkörper (18, 19) jeweils eine elektromagnetisch betätigbare und in zumindest zwei Stellungen verschiebliche Koppelvorrichtung (Ankermagnet 31) umfassen, welche in der ersten Stellung gegenüber einer ausschließlich in einer Bewegungsrichtung beweglichen Schaltstange (17) bewegbar und in der zweiten Stellung in besagter Bewegungsrichtung gegenüber der Schaltstange (17) abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkörper (18, 19) in der ersten Stellung mit dem Getriebegehäuse (3) mittels Verriegelungen (20, 21) gekoppelt sind, wobei diese Verriegelungen (20, 21) jeweils drei Ausnehmungen (Sacklochbohrungen) im Getriebegehäuse (3) umfassen, in welchen die Koppelvorrichtung (Ankermagnet 31) in der besagten Bewegungsrichtung abstützbar ist, wobei jede der drei Ausnehmungen (Sacklochbohrungen) mit einer Schaltstellung der betreffenden Schaltmuffe (12 oder 13) korrespondiert.

2. Zahnräderwechselgetriebe (101, 201) für ein Kraftfahrzeug mit einen Getriebegehäuse (103, 203) und zumindest einer Getriebewelle (Antriebswelle 102, 202), zu der Losräder (104, 105, 204, 205) koaxial und drehbar sowie Schaltmuffen (112, 212) drehfest und axial verschieblich angeordnet sind, und mit zumindest einer gegenüber dem Getriebegehäuse (103, 203) mittels eines Stellgliedes (Elektromotor) um die Längsachse (143, 243) drehbeweglichen Schaltwelle (117, 217), die sich entlang einer Längsachse (143, 243) erstreckt, wobei die Schaltwelle (117, 217) an deren Umfang eine Führung (Außengewinde 150, Führungsnut 245) mit einem Steigungswinkel gegenüber der Längsachse (143, 243) aufweist, wobei mehrere mit den Schaltmuffen (128, 228) gekoppelte Schaltkörper (118, 218) koaxial zur Schaltwelle (117, 217) angeordnet und entlang der Führung (Außengewinde 150, Führungsnut 245) verschiebbar sind, wobei eine elektrisch betätigbare Koppelvorrichtung (Ankermagnet 131, 231) in einem ersten Zustand gegenüber der Schaltwelle (117, 217) bewegbar und in einem zweiten Zustand in die Führung (Außengewinde 150, Führungsnut 245) der Schaltwelle (117, 217) eingreift und mittels dieser zwangsgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkörper (118, 218) in der ersten Stellung mit dem Getriebegehäuse (103, 203) mittels Verriegelungen gekoppelt sind, wobei diese Verriegelungen jeweils drei Ausnehmungen (Sacklochbohrungen) im Getriebegehäuse (103, 203) umfassen, in welchen die Koppelvorrichtung (Ankermagnet 131, 231) abstützbar ist, wobei jede der drei Ausnehmungen (Sacklochbohrungen) mit einer Schaltstellung der betreffenden Schaltmuffe (12 oder 13) korrespondiert.

3. Zahnräderwechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung in Längsrichtung der Schaltstange (17) verläuft.

4. Zahnräderwechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung in Drehrichtung um eine Längsachse der Schaltstange (Schaltwelle 317) verläuft.

5. Zahnräderwechselgetriebes für ein Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spule (32, 132, 232, 323) zu besagter elektrischer bzw. elektromagnetischer Betätigbarkeit am Schaltkörper (18, 118, 218, 318) bewegungsfest angeordnet ist.

6. Zahnräderwechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstange (17) mit dem jeweiligen Schaltkörper (18, 19) im zweiten Zustand formschlüssig und bewegungsfest gekoppelt ist.

7. Zahnräderwechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spule zu besagter elektrischer bzw. elektromagnetischer Betätigbarkeit am Getriebegehäuse bewegungsfest angeordnet ist.

8. Zahnräderwechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung ein Außengewinde (150) der Schaltwelle (117) und der Eingriffskörper ein Innengewindesegment (137) ist.

9. Zahnräderwechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung eine Führungsnut (245) mit einem unstetigen Steigungswinkel ist.

10. Zahnräderwechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnräderwechselgetriebe ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei parallel versetzt zu einer Antriebswelle angeordneten Abtriebs- bzw. Vorgelegewellen ist.