DE102016102877A1

DE102016102877A1 - Schaltanordnung, Kraftfahrzeuggetriebe und Schaltanordnungs-Montageverfahren

Info

Publication number: DE102016102877A1
Application number: DE102016102877.0A
Authority: DE
Inventors: Daniel Sahm
Original assignee: Getrag Getriebe und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH and Co
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2016-02-18
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2017-08-24

Abstract

Schaltanordnung (40) für ein Kraftfahrzeuggetriebe (16) mit einer Mehrzahl von Gängen (G1–G4), wobei die Gänge (G1–G4) mittels der Schaltanordnung (40) ein- und auslegbar sind, mit einem Gehäuse (50), das eine Längsrichtung (48) definiert, mit einer ersten und einer zweiten Schaltstange (46, 52), die parallel zueinander angeordnet sind und jeweils in Längsrichtung (48) beweglich in Bezug auf das Gehäuse (50) gelagert sind, derart, dass jede Schaltstange (46, 52) eine Neutralposition (N) und wenigstens eine Gangposition (G1, G2, G3, G4) einnehmen kann, und mit einer mechanischen Gangsperranordnung (60), die zwischen den Schaltstangen (46, 52) wirkt, so dass jeweils nur eine der Schaltstangen (46, 52) eine Gangposition einnehmen kann, wobei die Gangsperranordnung (60) ein Sperrelement (62) aufweist, das in einem Querführungsabschnitt (68) in Bezug auf das Gehäuse (50) in einer Richtung quer zu der Längsrichtung (48) beweglich gelagert ist, wobei das Sperrelement (62) zwischen einer ersten Sperrposition (S1), in der eine Bewegung der ersten Schaltstange (46) aus ihrer Neutralposition (N) heraus gesperrt ist, und einer zweiten Sperrposition (S2) beweglich gelagert ist, in der eine Bewegung der zweiten Schaltstange (52) aus ihrer Neutralposition (N) heraus gesperrt ist. Dabei weist das Sperrelement (62) wenigstens ein erstes Sperrelementteil (74) und wenigstens ein zweites Sperrelementteil (76) auf, wobei das Gehäuse (50) eine Längsöffnung (78) aufweist, über die ein Sperrelementteil (76) in den Querführungsabschnitt (68) eingeführt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltanordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Mehrzahl von Gängen, wobei die Gänge mittels der Schaltanordnung ein- und auslegbar sind, mit einem Gehäuse, das eine Längsrichtung aufweist, mit einer ersten und einer zweiten Schaltstange, die parallel zueinander angeordnet sind und jeweils in Längsrichtung beweglich in Bezug auf das Gehäuse gelagert sind, derart, dass jede Schaltstange eine Neutralposition und wenigstens eine Gangposition einnehmen kann, und mit einer mechanischen Gangsperranordnung, die zwischen den Schaltstangen wirkt, so dass jeweils nur eine der Schaltstangen eine Gangposition einnehmen kann, wobei die Gangsperranordnung ein Sperrelement aufweist, das in einem Querführungsabschnitt in Bezug auf das Gehäuse in einer Richtung quer zu der Längsrichtung beweglich gelagert ist, wobei das Sperrelement zwischen einer ersten Sperrposition, in der eine Bewegung der ersten Schaltstange aus ihrer Neutralposition heraus gesperrt ist, und einer zweiten Sperrposition beweglich gelagert ist, in der eine Bewegung der zweiten Schaltstange aus ihrer Neutralposition heraus gesperrt ist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer solchen Schaltanordnung.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Montieren einer Schaltanordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, insbesondere einer Schaltanordnung der oben beschriebenen Art.
Kraftfahrzeuggetriebe mit Schaltanordnungen der oben beschriebenen Art sind im Stand der Technik bekannt.
Die mit derartigen Schaltanordnungen ausgestatteten Kraftfahrzeuggetriebe sind in der Regel als Stufengetriebe in Vorgelegebauweise ausgeführt. Hierbei sind den einzelnen Gängen bzw. Gangstufen jeweils Radsätze zugeordnet, die ein Festrad und ein Losrad aufweisen. Das Losrad ist dabei mittels einer Schaltkupplung mit der zugehörigen Welle verbindbar oder hiervon trennbar, um einen zugeordneten Gang ein- oder auszulegen. Zwei benachbarte Radsätze sind hierbei häufig über ein Schaltkupplungspaket miteinander verbunden, mittels dessen die diesen zwei Radsätzen zugeordneten Gangstufen alternativ ein- und ausgelegt werden können. Hierbei weist das Schaltkupplungspaket in der Regel eine Schaltmuffe auf, die mit einer zugeordneten Schaltstange in Längsrichtung formschlüssig gekoppelt ist. Längsbewegungen der Schaltstange führen folglich zu Bewegungen der Schaltmuffe zwischen einer Neutralposition und zwei gegenüberliegenden Gangpositionen.
Bei Kraftfahrzeuggetrieben, die mehr als zwei Gänge aufweisen, beinhaltet die Schaltanordnung in der Regel zwei oder mehr Schaltstangen. Eine Kopplung zwischen einer solchen Mehrzahl von Schaltstangen und einem Gangschalthebel im Inneren eines Kraftfahrzeuges kann beispielsweise über eine Schaltwelle erfolgen, die beispielsweise zum Anwählen einer Schaltstange axial versetzt (oder verdreht) wird, und zum Längsbewegen einer Schaltstange verdreht (oder axial versetzt) wird.
Um zu vermeiden, dass in derartigen Getrieben mehr als eine Gangstufe gleichzeitig eingelegt wird, beinhalten solche Getriebe häufig mechanische Gangsperranordnungen.
Bei Getrieben, die nur zwei Schaltstangen aufweisen, reicht dabei in der Regel ein mechanisches Sperrelement, das in einer Sperrposition die eine Schaltstange gegenüber Bewegungen aus der Neutralposition heraus sperrt, nämlich dann, wenn die andere Schaltstange sich in einer Gangposition befindet.
Bei Kraftfahrzeuggetrieben mit mehr als drei Schaltstangen sind in der Regel komplexere Gangsperranordnungen notwendig, die beispielsweise einen Sperrschieber beinhalten, der mit mehreren Schaltstangen gekoppelt ist (beispielsweise EP 0 306 720 A3 ).
Sofern die Betätigung von zwei Schaltkupplungen gegeneinander zu sperren ist, kann eine Schaltsperreinrichtung verwendet werden, wie sie aus dem Dokument EP 1 746 313 B1 bekannt geworden ist. Hierbei greift ein an einer Führung verschwenkbares Sperrelement entweder direkt an einer Schaltmuffe eines Schaltkupplungspaketes oder an der anderen Schaltmuffe eines weiteren Schaltkupplungspaketes an, um die Gangsperrfunktion zu realisieren.
Das Dokument DE 29 35 590 A1 offenbart die Verwendung eines Sperrbolzens, der in einer Querführungsanordnung geführt ist und sich zwischen zwei Schaltstangen erstreckt, die jeweils Umfangsnuten aufweisen, derart, dass der Sperrbolzen entweder in die eine Umfangsnut eingreift, so dass die andere Schaltstange frei beweglich ist, oder in die andere Umfangsnut eingreift, so dass die andere Schaltstange axial frei beweglich ist.
Aus dem Dokument DE-U-8122318 ist eine Verriegelungseinrichtung für Schaltstangen von Geschwindigkeitswechselgetrieben bekannt, wobei ein in Querrichtung zwischen zwei Schaltstangen wirkender Sperrkörper aus zwei symmetrischen Sperrkörperhälften besteht, die zwischen sich eine Druckfeder aufnehmen, wobei die Schaltstangen zur Arretierung ihrer Neutralstellung zwischen den Arretiernuten jeweils eine Sperrnut aufweisen.
Das Dokument DE-AS 1 016 997 offenbart eine Verriegelungsanordnung für Schaltstangen, wobei in der neutralen Stellung in miteinander fluchtenden Bohrungen der Schaltstangen und des Getriebegehäuses Sperrkörper vorgesehen sind, die in dieser Stellung unter Federwirkung stehen. Zum Verriegeln wird eine einzige in der Ebene der Schaltstangenachsen auf die Sperrkörper wirkende Kraft benötigt, die zum Beispiel von einer Feder herrührt.
Manche Sperranordnungen sind an einem axialen Ende der Schaltstangen angeordnet, wodurch sich der axiale Bauraum, der für das Kraftfahrzeuggetriebe notwendig ist, vergrößert. Andere Gangsperranordnungen sind nur schwer zu montieren.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schaltanordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, ein verbessertes Kraftfahrzeuggetriebe sowie ein verbessertes Schaltanordnungs-Montageverfahren anzugeben, wobei die Schaltanordnung vorzugsweise einfach montierbar ist, keine zusätzliche axiale Baulänge benötigt, einfach realisierbar ist und/oder robust ausführbar ist, um Leichtbauanforderungen gerecht zu werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Schaltanordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe der oben genannten Art, wobei das Sperrelement wenigstens ein erstes Sperrelementteil und wenigstens ein zweites Sperrelementteil aufweist, wobei das Gehäuse eine Längsöffnung aufweist, über die ein Sperrelementteil in den Querführungsabschnitt eingeführt ist.
Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung.
Schließlich wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Montieren einer Schaltanordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, insbesondere einer Schaltanordnung der erfindungsgemäßen Art, mit den Schritten, (i) wenigstens ein erstes Sperrelementteil in einen Querführungsabschnitt hinein einzuführen, innerhalb dessen das erste Sperrelementteil quer zu einer Längsrichtung eines Gehäuses beweglich ist, und zwar vorzugsweise über eine Queröffnung in dem Gehäuse, (ii) eine erste Schaltstange in Bezug auf das Gehäuse zu lagern, so dass die erste Schaltstange in der Längsrichtung zwischen einer Neutralposition und wenigstens einer Gangposition beweglich ist, (iii) eine zweite Schaltstange in Bezug auf das Gehäuse zu lagern, so dass die zweite Schaltstange in der Längsrichtung zwischen einer Neutralposition und wenigstens einer Gangposition beweglich ist, wobei das erste Sperrelementteil zwischen der ersten und der zweiten Schaltstange beweglich ist, und (iv) wenigstens ein zweites Sperrelementteil über eine Längsöffnung in den Querführungsabschnitt hinein einzuführen, so dass die Sperrelementteile gemeinsam ein Sperrelement einer mechanischen Gangsperranordnung bilden.
Die Schaltanordnung lässt sich leicht montieren. Insbesondere muss zur Montage kein Gang eingelegt werden. Vorzugsweise werden die obigen Schritte (ii) und (iii) gleichzeitig bzw. in einem Schritt durchgeführt. Die Erfindung lässt sich bei geringem Mehrgewicht auf robuste Art und Weise realisieren, wobei insbesondere ein Leichtbau möglich ist.
Das Gehäuse weist vorzugsweise eine dem Querführungsabschnitt zugeordnete Queröffnung für das Sperrelement auf, und wobei das erste Sperrelementteil vorzugsweise über die Queröffnung in den Querführungsabschnitt eingeführt ist, und wobei das zweite Sperrelementteil über die Längsöffnung in den Querführungsabschnitt eingeführt ist.
Generell ist es folglich denkbar, sämtliche Sperrelementteile über die Längsöffnung in den Querführungsabschnitt einzuführen.
Vorzugsweise ist jedoch zusätzlich zu der Längsöffnung die Queröffnung vorgesehen, wobei ein oder zwei in Längsrichtung längere Sperrelementteile vorzugsweise über die Queröffnung in den Querführungsabschnitt eingeführt werden, und wobei vorzugsweise ein in Querrichtung kürzeres Teil über die Längsöffnung in den Querführungsabschnitt eingeführt wird.
Die Längsöffnung in dem Gehäuse benötigt keinen zusätzlichen axialen Bauraum.
Die Schaltstangen weisen vorzugsweise jeweils in Zuordnung zu dem Sperrelement radiale Vertiefungen auf, die insbesondere als Umfangsnuten ausgebildet sein können. In diesem Fall kann jede Schaltstange in Umfangsrichtung frei beweglich sein.
Die Schaltstangen sind in jeweiligen Schaltstangenführungen längsverschieblich gelagert, die jeweilige Schaltstangenlängsachsen definieren. Eine Querachse des Querführungsabschnittes kann diese Längsachsen beide schneiden, kann jedoch auch zu einer oder zwei der Schaltstangenlängsachsen windschief ausgebildet sein. In diesem Fall ist es möglich, dass an einer der Schaltstangen ein radialer Ansatz vorgesehen ist, an dem die jeweilige Vertiefung zur Definition der Sperrposition ausgebildet ist. Die Schaltstangen sind vorzugsweise einstückig und stabförmig ausgebildet, können jedoch auch mehrteilig ausgebildet sein. Wie erwähnt, können die Schaltstangen ferner mit radialen Ansätzen oder dergleichen ausgebildet sein.
Jede Schaltstange ist vorzugsweise mit einem Schaltkupplungspaket des Kraftfahrzeuggetriebes gekoppelt, wobei jedes Schaltkupplungspaket zum Einlegen wenigstens einer Gangstufe dient.
Die Schaltstangen weisen vorzugsweise einen runden Querschnitt auf, können jedoch auch einen polygonalen Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt der Durchgangsöffnung und der Querschnitt des Sperrelementes sind jeweils ebenfalls vorzugsweise rund, können jedoch ebenfalls polygonal ausgestaltet sein.
Das Gehäuse der Schaltanordnung kann ein von einem Gehäuse des Kraftfahrzeuggetriebes separates Gehäuse sein. Das Schaltanordnungsgehäuse kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein, kann aus einem Gussmaterial, aus einem Metallmaterial oder aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Das Schaltanordnungsgehäuse kann insbesondere starr mit einem Kraftfahrzeuggetriebegehäuse verbunden sein, oder einstückig hiermit ausgebildet sein.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltanordnung ist es bevorzugt, wenn das zweite Sperrelementteil in Querrichtung kürzer ist als das erste Sperrelementteil.
Durch diese Maßnahme kann die Längsöffnung vergleichsweise klein ausgeführt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an dem Gehäuse eine Halteeinrichtung festlegbar, die dazu ausgebildet ist, das erste Sperrelementteil und/oder ein drittes Sperrelementteil in dem Querführungsabschnitt in einer Position zu halten, die eine Montage der ersten und/oder der zweiten Schaltstange erleichtert.
Durch diese Maßnahme kann erreicht werden, dass die erste und/oder die zweite Schaltstange anschließend in Bezug auf das Gehäuse gelagert werden können, insbesondere in Schaltstangenführungen eingeführt werden können, ohne dass das erste Sperrelementteil und/oder das dritte Sperrelementteil das Einschieben der Schaltstangen in die Schaltstangenführungen behindert oder blockiert.
Insbesondere ist es hierbei möglich, das erste Sperrelementteil und/oder das dritte Sperrelementteil so zu halten, dass die zwei Schaltstangen gleichzeitig in ihre jeweiligen Führungen eingeführt werden können, ohne dass es zu Behinderungen durch ein Sperrelementteil kommen kann.
Die Halteeinrichtung kann eine mechanische Halteeinrichtung sein, die das erste Sperrelementteil und/oder das dritte Sperrelementteil temporär mechanisch in Bezug auf das Gehäuse festlegt bzw. hält.
Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn die Halteeinrichtung einen Magneten aufweist, wobei das erste Sperrelementteil und/oder das dritte Sperrelementteil wenigstens abschnittsweise magnetisch oder magnetisierbar ausgebildet ist bzw. sind.
Bei dieser Ausführungsform können das erste Sperrelementteil und/oder das dritte Sperrelementteil durch Magnetkräfte in der Position gehalten werden, bei der sie ein Einführen einer Schaltstange nicht behindern.
Die Halteeinrichtung bzw. ein Magnet können temporär an der Schaltanordnung angeordnet werden, und zwar während der Montage. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Halteeinrichtung bzw. der Magnet temporär in die Längsöffnung des Gehäuses eingeführt wird. Sofern in den Querführungsabschnitt das erste und das dritte Sperrelementteil eingeführt sind, können diese mittels der Halteeinrichtung bzw. mittels dem Magneten vorzugsweise zentral innerhalb des Querführungsabschnittes gehalten werden, so dass sie nicht in Schaltstangenführungen des Gehäuses hineinragen. Alternativ ist es möglich, dass die Halteeinrichtung bzw. der Magnet dauerhaft mit der Schaltanordnung verbunden ist, insbesondere mit dem Gehäuse hiervon. Der Magnet kann in einer bevorzugten Ausführungsform in einen Längsöffnungs-Verschluss integriert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es aufgrund der obigen Ausführungen von besonderem Vorzug, wenn vor dem Schritt (ii) des Lagerns der ersten Schaltstange und/oder vor dem Schritt (iii) des Lagerns der zweiten Schaltstange das erste Sperrelementteil und/oder ein drittes Sperrelementteil in dem Querführungsabschnitt mittels einer Halteeinrichtung so gehalten wird bzw. werden, dass der Schritt (ii) des Lagerns der ersten Schaltstange und/oder der Schritt (iii) des Lagerns der zweiten Schaltstange erleichtert ist, wobei die Halteeinrichtung vorzugsweise magnetisch wirkt.
Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn das zweite Sperrelementteil wenigstens eine Einführschräge aufweist, die dazu ausgebildet ist, das erste Sperrelementteil bei Bedarf in Querrichtung wegzuschieben, wenn das zweite Sperrelementteil in Längsrichtung in den Querführungsabschnitt eingeführt wird.
Durch diese Maßnahme können die Sperrelementteile bzw. andere Bauelemente der Gangsperranordnung mit relativ großen Toleranzen gefertigt werden, wodurch die Gangsperranordnung kostengünstig realisierbar ist.
Das zweite Sperrelementteil kann dabei in einem vorderen, hin zu den Querführungsabschnitt weisenden Ende angeschrägt oder keilförmig ausgebildet sein.
Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn das zweite Sperrelementteil zumindest abschnittsweise kugelförmig ausgebildet ist.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn das zweite Sperrelementteil als Kugel ausgebildet ist.
Das erste und das zweite Sperrelementteil sind jeweils vorzugsweise starre Körper.
Hierdurch kann die Kombination des ersten und des zweiten Sperrelementteils sicher die Funktion einer mechanischen Gangsperranordnung realisieren.
Ferner ist insgesamt vorteilhaft, wenn die Queröffnung und/oder die Längsöffnung durch einen jeweiligen Verschluss verschlossen sind.
Der Verschluss kann als Stopfen, als Verschlussschraube oder dergleichen ausgebildet sein.
Hierbei ist es möglich, dass ein Innenraum der Schaltanordnung, innerhalb dessen die Sperrelementteile angeordnet sind, staub- und/oder fluiddicht gegenüber der Umgebung abgedichtet wird.
Der Verschluss der Queröffnung dient insbesondere zum Verhindern, dass Verunreinigungen im Bereich des Querführungsabschnittes gelangen.
Hinsichtlich des Längsöffnungs-Verschlusses ist es bevorzugt, wenn ein Abschnitt des Längsöffnungs-Verschlusses einen Teil des Querführungsabschnittes bildet.
Mit anderen Worten erstreckt sich der Längsöffnungs-Verschluss vorzugsweise soweit in die Längsöffnung hinein, bis ein vorderes Ende des Längsöffnungs-Verschlusses einen Wandabschnitt des Querführungsabschnittes bildet.
Die Verschlüsse können aus Metall oder aus Kunststoff hergestellt sein. Das Gehäuse der Schaltanordnung kann ebenfalls aus Kunststoff hergestellt sein, ist jedoch vorzugsweise aus einem Gussmaterial hergestellt, und ist vorzugsweise Teil eines Gehäuses des Kraftfahrzeuggetriebes, dem die Schaltanordnung zugeordnet ist.
Das erste und/oder das zweite Sperrelementteil ist vorzugsweise aus Metall hergestellt.
Insgesamt ist es ferner bevorzugt, wenn in den Querführungsabschnitt ein drittes Sperrelementteil eingeführt ist, derart, dass das zweite Sperrelementteil quer zu der Längsrichtung zwischen dem ersten Sperrelementteil und dem dritten Sperrelementteil angeordnet ist.
Hierdurch kann die Längsöffnung im Wesentlichen zentral in Querrichtung zwischen den Schaltstangen angeordnet sein, was konstruktiv vorteilhaft ist.
Das dritte Sperrelementteil wird vorzugsweise genauso wie das erste Sperrelementteil über die Queröffnung in dem Querführungsabschnitt eingeführt.
Das erste Sperrelementteil dient vorzugsweise dazu, beim Einrichten einer ersten Sperrposition in eine Vertiefung der ersten Schaltstange einzugreifen. Das dritte Sperrelementteil dient bei dieser Ausführungsform vorzugsweise dazu, in eine entsprechende Vertiefung der zweiten Schaltstange einzugreifen, um auf diese Weise die zweite Sperrposition einzurichten.
Generell ist es auch denkbar, dass weitere Sperrelementteile in den Querführungsabschnitt eingeführt werden.
Insgesamt ergibt sich mit der erfindungsgemäßen Schaltanordnung je nach Ausführungsform wenigstens einer der folgenden Vorteile. Zum einen kann sich eine Gewichtsreduzierung ergeben, und/oder eine Kostenreduzierung. Ferner können gegebenenfalls Bauteile entfallen.
Eine Vormontage des ersten Sperrelementteils (und ggf. des dritten Sperrelementteils) ist in dem Gehäuse möglich, wobei eine derart vormontierte Schaltanordnung bereits insoweit fertig montiert werden kann, dass anschließend die Schaltstangen eingeführt werden und in ihrer jeweiligen Neutralposition gehalten werden.
Erst nachdem die Fertigmontage erfolgt ist, beispielsweise die Montage der Radsätze und der zugeordneten Schaltkupplungen, kann anschließend das zweite Sperrelementteil über die Längsöffnung eingeführt werden, um die Gangsperranordnung zu vervollständigen. Mit anderen Worten ermöglicht die Erfindung, vormontierte Radsätze mit zugeordneten Schaltkupplungen in einem Zug mit dem Gehäuse zu montieren. Folglich ergibt sich vorzugsweise ein einfacheres, schnelleres und/oder sichereres Handling, sowie eine verkürzte Montagezeit. Auch können Reparaturen gegebenenfalls vereinfacht werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugantriebstranges mit einem Kraftfahrzeuggetriebe, das eine erfindungsgemäße Schaltanordnung aufweist; und
2 die Schaltanordnung der 1 während eines Montageschrittes.
In 1 ist ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
Der Antriebsstrang 10 weist einen Antriebsmotor 12 auf, der einen Verbrennungsmotor beinhalten kann und/oder einen Elektromotor. Ferner beinhaltet der Antriebsstrang eine Kopplungsanordnung 14, die als Einfachkupplung oder als Doppelkupplung ausgebildet sein kann. Eingangsseitig ist die Kupplungsanordnung 14 mit dem Antriebsmotor 12 verbunden. Ausgangsseitig ist die Kupplungsanordnung 14 mit einer Getriebeanordnung 16 verbunden, die ein schematisch angedeutetes Gehäuse 17 aufweist.
Ein Ausgang der Getriebeanordnung 16, die dazu ausgebildet ist, mehrere Vorwärtsgangstufen bzw. Gänge und wenigstens eine Rückwärtsgangstufe einzurichten, ist mit einem Differential 18 verbunden, mittels dessen Antriebsleistung auf angetriebene Räder 20L, 20R verteilbar ist.
Der in 1 gezeigte Antriebsstrang 10 ist als Antriebsstrang mit einer einfachen Kupplungsanordnung 14 und einem Getriebe mit wenigen Gangstufen schematisch dargestellt, um die generelle Funktionsweise zu repräsentieren. In der Praxis kann die Kupplungsanordnung 14 jedoch auch eine Doppelkupplungsanordnung sein, und die Getriebeanordnung 16 kann zwei Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes beinhalten.
Die Getriebeanordnung 16 kann in jedem Fall eine Eingangswellenanordnung 24 beinhalten, die eine einzelne Welle oder zwei Wellen beinhalten kann. Ferner weist die Getriebeanordnung 16 vorzugsweise eine Vorgelegewellenanordnung 26 auf, die vorliegend eine einzelne Vorgelegewelle zeigt, jedoch auch mehrere Vorgelegewellen beinhalten kann. Schließlich weist die Getriebeanordnung 16 eine Ausgangswelle 28 auf, die mit dem Differential 18 verbunden ist.
Ferner beinhaltet die Getriebeanordnung 16 eine Mehrzahl von Radsätzen, die jeweils wenigstens einer Gangstufe zugeordnet sind. Vorliegend sind schematisch ein Radsatz 30 für eine Gangstufe G1, ein Radsatz 32 für eine Gangstufe G2, ein Radsatz 34 für eine Gangstufe G3 sowie ein Radsatz 36 für eine Gangstufe G4 dargestellt.
Die Radsätze 30 bis 36 beinhalten jeweils ein Festrad und ein Losrad, wobei das Losrad jeweils über eine zugeordnete Schaltkupplung mit der zugeordneten Welle verbindbar ist, um eine Gangstufe einzulegen.
Insgesamt ist zum Zwecke des Ein- und Auslegens von Gangstufen der Getriebeanordnung 16 eine Schaltanordnung 40 vorgesehen.
Vorliegend beinhaltet die Schaltanordnung 40 ein erstes Schaltkupplungspaket 42, das beispielsweise an der Ausgangswelle 28 zwischen den Radsätzen 30, 32 angeordnet ist, sowie ein zweites Schaltkupplungspaket 44, das beispielsweise an der Vorgelegewelle 26 angeordnet ist und in axialer Richtung zwischen den Radsätzen 34, 36 angeordnet ist.
Die Schaltkupplungspakete 42, 44 beinhalten jeweils zwei Schaltkupplungen, die mittels einer einzelnen Schaltmuffe alternativ betätigbar sind, wie es im Stand der Technik an sich bekannt ist.
Die Radsätze 30–36 können Radsätze eines Getriebes sein. Die Radsätze 30–36 können jedoch auch die Radsätze eines Teilgetriebes eines Doppelkupplungsgetriebes sein.
Die Schaltanordnung 40 beinhaltet eine erste Schaltstange 46, die in einer Längsrichtung 48 verschieblich an einem Gehäuse 50 der Schaltanordnung 40 gelagert ist. Ferner weist die Schaltanordnung 40 eine zweite Schaltstange 52 auf, die parallel zu der ersten Schaltstange 46 in Längsrichtung 48 verschieblich an dem Gehäuse 50 gelagert ist.
Die erste Schaltstange 46 ist dem ersten Schaltkupplungspaket 42 zugeordnet und zu diesem Zweck in Längsrichtung mit der Schaltmuffe dieses Schaltkupplungspaketes 42 gekoppelt. In entsprechender Weise ist die zweite Schaltstange 52 mit einer Schaltmuffe des zweiten Schaltkupplungspaketes 44 in Längsrichtung gekoppelt.
Um zu vermeiden, dass mittels der zwei Schaltstangen 46, 52 mehr als eine Gangstufe gleichzeitig in der Getriebeanordnung 16 eingelegt wird, ist eine mechanische Gangsperranordnung 60 vorgesehen. Bei einem Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Teilgetrieben kann jedes Teilgetriebe beispielsweise vier Gangstufen beinhalten. Die vier Gangstufen können dann mittels der zwei Schaltstangen 46, 52 betätigt werden. Bei einem Doppelkupplungsgetriebe wird vorzugsweise für jedes der Teilgetriebe eine eigene Gangsperranordnung 60 vorgesehen.
Bei einem in 1 schematisch angedeuteten einfachen Getriebe können zwei Schaltstangen mittels der mechanischen Gangsperranordnung 60 gegeneinander verriegelt werden. Sofern die Getriebeanordnung 16 mehr als vier Gangstufen aufweist, sind gegebenenfalls weitere Maßnahmen zu treffen, da in diesem Fall in der Regel auch noch mehr als zwei Schaltstangen vorgesehen sind. Auch in diesem Fall kann jedoch eine Gangsperranordnung 60 zur Verriegelung von zwei Schaltstangen gegeneinander vorgesehen sein.
Die Gangsperranordnung 60 beinhaltet vorliegend ein Sperrelement 62, das mehrteilig realisiert ist, wie nachstehend noch ausgeführt wird. Ferner weist die Gangsperranordnung 60 eine erste Sperrnut bzw. Sperrvertiefung 64 in der ersten Schaltstange 46 auf, sowie eine zweite Sperrnut bzw. Sperrvertiefung in der zweiten Schaltstange 52.
Das Sperrelement 62 ist in einem Querführungsabschnitt 68 in Richtung quer zu der Längsrichtung 48 verschieblich und greift entweder in die erste Sperrnut 64, wodurch eine erste Sperrposition S1 (in 1 gestrichelt dargestellt) eingerichtet wird, da in diesem Fall eine Längsbewegung der ersten Schaltstange 46 gesperrt ist, oder greift in die zweite Sperrnut 66, wodurch eine zweite Sperrposition S2 (in 1 in durchgezogenen Linien gezeigt) eingerichtet wird, bei der die zweite Schaltstange 52 in Längsrichtung 48 nicht mehr bewegbar ist.
Die Sperrnuten 64, 66 sind dabei einer Neutralposition N zugeordnet, bei der die den Schaltstangen 46, 52 zugeordneten Schaltkupplungspakete 42, 44 sich in einer Neutralposition befinden, wobei keine der zugeordneten Gangstufen dieser Schaltkupplungspakete eingelegt ist.
In der in 1 dargestellten zweiten Sperrposition S2 kann die erste Schaltstange 46 frei bewegt werden, um alternativ die Gangstufe G1 oder die Gangstufe G2 einzulegen. In der gestrichelt dargestellten Schaltposition S1 ist die erste Schaltstange 46 hingegen gesperrt und die zweite Schaltstange 52 kann in Längsrichtung 48 bewegt werden, um alternativ die Gangstufe G3 oder die Gangstufe G4 einzulegen.
Bei einem Doppelkupplungsgetriebe können die Gangstufen beispielsweise die Gangstufen 1, 3, 5, 7 sein, oder 2, 4, 6, 8, oder können gerade oder ungerade Vorwärtsgangstufen beinhalten sowie eine Rückwärtsgangstufe.
Das Gehäuse 50 weist eine Queröffnung 70 auf, die koaxial mit dem Querführungsabschnitt 68 ausgerichtet ist. Wenn die zweite Schaltstange 52 noch nicht montiert ist, kann folglich über die Queröffnung 70 das Sperrelement 62 zumindest teilweise montiert bzw. eingeführt werden, wie nachstehend noch ausgeführt werden wird. Die Queröffnung 70 ist mittels eines Verschlusses in Form eines Queröffnungs-Stopfens 72 verschließbar.
Wie es in 1 dargestellt ist, beinhaltet das Sperrelement 62 vorliegend ein erstes Sperrelementteil 74, ein zweites Sperrelementteil 76 und ein drittes Sperrelementteil 77.
Zur Montage der Schaltanordnung wird bei abgenommenem Queröffnungs-Stopfen 72 zunächst das erste Sperrelementteil 74 in den Querführungsabschnitt 68 eingeführt, anschließend das dritte Sperrelementteil 77, wie es in 1 durch einen Pfeil 75 gezeigt ist. Die Sperrelementteile 74, 77 weisen jeweils einen Durchmesser D1 auf, der kleiner gleich einem Durchmesser D2 des Querführungsabschnittes 68 ist.
Das Einführen der Sperrelementteile (74, 77) in den Querführungsabschnitt 68 kann erfolgen, wenn die erste Schaltstange 46 bereits montiert ist. Da die zweite Schaltstange 52 in Querrichtung zwischen dem Querführungsabschnitt 68 und der Queröffnung 70 liegt, kann die zweite Schaltstange 52 erst nach dem Einführen des ersten und des dritten Sperrelementteils 74, 77 montiert werden. Anschließend können die Sperrelementteile 74, 77 in dem Queröffnungsabschnitt 68 zwischen den Schaltstangen 46, 52 beweglich sein, sind jedenfalls dazwischen gefangen. Anschließend kann der Queröffnungs-Stopfen 72 montiert werden.
Die axiale Länge der Sperrelementteile 74, 77 ist zusammengenommen vorzugsweise kleiner gleich dem Abstand der Schaltstangen 46, 52, so dass sich in diesem Zustand die beiden Schaltstangen jeweils unabhängig voneinander bewegen lassen, jedenfalls beide in eine Neutral- oder in eine Gangposition versetzt werden können.
In diesem Zustand können beispielsweise die Radsätze 30–36 sowie die zugeordneten Schaltkupplungspakete 42, 44 bei der Montage der Getriebeanordnung 16 montiert werden.
Anschließend wird das Sperrelement 62 durch Einführen des zweiten Sperrelementteils 76 in den Querführungsabschnitt 68 vervollständigt. Zu diesem Zweck weist das Gehäuse 50 eine Längsöffnung 78 auf, über die das zweite Sperrelementteil 76 in Längsrichtung 48 in den Querführungsabschnitt 68 einführbar ist, und zwar in Querrichtung gesehen zwischen das erste Sperrelementteil 74 und das dritte Sperrelementteil 77. Ein Durchmesser D3 des zweiten Sperrelementteils 76, das vorliegend vorzugsweise als Kugel ausgebildet ist, ist dabei vorzugsweise kleiner gleich einer Länge der Sperrelementteile 74, 77 in Querrichtung und ist kleiner als ein Durchmesser D4 der Längsöffnung 78.
Somit ist es auf einfache Weise möglich, das zweite Sperrelementteil 76 zu montieren.
In dem montierten Zustand bilden die Sperrelementteile 74, 76, 77 ein Sperrelement 62, das die oben beschriebene Gangsperrfunktion realisieren kann. Die Gesamtlänge der Sperrelementteile 74, 76, 77 ist, in Querrichtung gesehen, größer als der Abstand der zwei Schaltstangen 46, 52.
Der Längsöffnung 78 ist ein Längsöffnungs-Verschluss in Form eines Stopfens 79 zugeordnet, wobei der Stopfen 79 mit seinem zu dem Querführungsabschnitt 68 weisenden vorderen Ende einen Teil dieses Querführungsabschnittes 68 bilden kann. In jedem Fall verhindert der Längsöffnungs-Verschluss 79 ein Herausfallen des zweiten Sperrelementteils 76 aus dem Querführungsabschnitt 68 heraus.
Der Durchmesser D3 bzw. die Länge des zweiten Sperrelementteils 76 in Querrichtung ist vorzugsweise größer gleich der radialen Tiefe der Sperrnuten 64, 66.
Wie oben beschrieben, kann die Montagereihenfolge der Schaltstangen und der Sperrelementteile so sein, dass zunächst die erste Schaltstange 46 montiert wird, anschließend die Sperrelementteile 74, 77, und anschließend die zweite Schaltstange 52.
Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die zwei Schaltstangen 46, 52 gleichzeitig montiert werden, also in Bezug auf das Gehäuse 50 so gelagert werden, dass sie in Längsrichtung 48 zwischen der Neutralposition N und wenigstens einer Gangposition beweglich sind. Dabei ist es ferner bevorzugt, wenn die Schaltstangen 46, 52 derart in den Bereich des Querführungsabschnittes 68 des Gehäuses 50 eingeführt werden, dass die Sperrnuten 64, 66 axial miteinander ausgerichtet sind, wie es schematisch in 2 dargestellt ist.
Die zwei Schaltstangen 46, 52 können hierbei gleichzeitig mit den zugeordneten Radsätzen und den zugeordneten Schaltkupplungen in Bezug auf das Gehäuse 50 montiert werden.
Da in den Querführungsabschnitt 68 lediglich das erste und das dritte Sperrelementteil 74, 77 eingeführt sind, deren gemeinsame Länge in Querrichtung kleiner gleich dem Abstand der Schaltstangen 46, 52 in Querrichtung ist, kann dieser gleichzeitige Montageschritt durchgeführt werden, wie es in 2 schematisch durch Pfeile angedeutet ist.
Sobald die Sperrnuten 64, 66 mit dem Querführungsabschnitt 68 ausgerichtet sind und sich folglich die Radsätze und Schaltung vorzugsweise in einer Endposition des Montageschrittes befinden, kann anschließend das zweite Sperrelementteil 76 auf die oben beschriebene Art und Weise über die Längsöffnung 78 in den Querführungsabschnitt 68 eingeführt werden.
In 2 ist ferner gezeigt, dass das erste Sperrelementteil 74 und das dritte Sperrelementteil 77 während dieses Montageschrittes mittels einer Halteeinrichtung 80 so in dem Querführungsabschnitt 68 gehalten werden, dass sie das Einschieben der Schaltstangen 46, 52 nicht behindern.
Die Halteeinrichtung 80 kann eine mechanische Halteeinrichtung sein. Wie es in 2 schematisch angedeutet ist, kann die Halteeinrichtung 80 jedoch vorzugsweise einen Magneten beinhalten, wobei die Sperrelementteile 74, 77 zumindest abschnittsweise magnetisierbar oder magnetisch ausgebildet sind, so dass sie von dem Magneten 80 angezogen werden und die Führungen für die Schaltstangen 46, 52 freigeben.
Die Halteeinrichtung 80 bzw. der Magnet 80 kann dabei an dem Gehäuse 50 vormontiert worden sein. Nach der Montage der Schaltstangen 46, 52 kann diese Halteeinrichtung 80 bzw. dieser Magnet 80 entfernt werden, wodurch die Längsöffnung 78 freigegeben wird, um hierüber das zweite Sperrelementteil 76 in den Querführungsabschnitt 68 einführen zu können, wie es oben beschrieben worden ist.
Anschließend kann anstelle der Halteeinrichtung 80 bzw. des Magneten 80 der bereits oben beschriebene Längsöffnungs-Verschluss 79 eingesetzt werden, um die Längsöffnung 78 zu verschließen.
Generell ist es auch denkbar, die Halteeinrichtung 80 bzw. den Magneten in den Längsöffnungs-Verschluss 79 zu integrieren.
Dies führt zwar dazu, dass während des regulären Betriebs der Schaltanordnung 40 und der zugeordneten Gangsperranordnung 60 magnetische ggf. Kräfte auf Sperrelementteile 74, 77 ausgeübt werden.
Da die letztlich in den Querführungsabschnitt 68 eingeführten Sperrelementteile 74, 76, 77 wie ein einzelnes Sperrelement bzw. eine einzelne Sperrbohne in Querrichtung formschlüssig wirken, kann eine solche magnetische Beeinflussung im regulären Betrieb der Schaltanordnung 40 vernachlässigbar sein.
Der Vorteil bei dieser Ausgestaltung ist zudem, dass für die Halteeinrichtung bzw. den Magneten 80 und den Längsöffnungs-Verschluss 79 keine separaten Teile bereitgestellt werden müssen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0306720 A3 [0009]
EP 1746313 B1 [0010]
DE 2935590 A1 [0011]
DE 8122318 U [0012]
DE 1016997 [0013]

Claims

Schaltanordnung (40) für ein Kraftfahrzeuggetriebe (16) mit einer Mehrzahl von Gängen (G1–G4), wobei die Gänge (G1–G4) mittels der Schaltanordnung (40) ein- und auslegbar sind, mit – einem Gehäuse (50), das eine Längsrichtung (48) aufweist, – einer ersten und einer zweiten Schaltstange (46, 52), die parallel zueinander angeordnet sind und jeweils in Längsrichtung (48) beweglich in Bezug auf das Gehäuse (50) gelagert sind, derart, dass jede Schaltstange (46, 52) eine Neutralposition (N) und wenigstens eine Gangposition (G1, G2, G3, G4) einnehmen kann, und – einer mechanischen Gangsperranordnung (60), die zwischen den Schaltstangen (46, 52) wirkt, so dass jeweils nur eine der Schaltstangen (46, 52) eine Gangposition einnehmen kann, wobei die Gangsperranordnung (60) ein Sperrelement (62) aufweist, das in einem Querführungsabschnitt (68) in Bezug auf das Gehäuse (50) in einer Richtung quer zu der Längsrichtung (48) beweglich gelagert ist, wobei das Sperrelement (62) zwischen einer ersten Sperrposition (S1), in der eine Bewegung der ersten Schaltstange (46) aus ihrer Neutralposition (N) heraus gesperrt ist, und einer zweiten Sperrposition (S2) beweglich gelagert ist, in der eine Bewegung der zweiten Schaltstange (52) aus ihrer Neutralposition (N) heraus gesperrt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (62) wenigstens ein erstes Sperrelementteil (74) und wenigstens ein zweites Sperrelementteil (76) aufweist, wobei das Gehäuse (50) eine Längsöffnung (78) aufweist, über die ein Sperrelementteil (76) in den Querführungsabschnitt (68) eingeführt ist.
Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sperrelementteil (76) in Querrichtung kürzer ist als das erste Sperrelementteil (74).
Schaltanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (50) eine Halteeinrichtung (80) festlegbar ist, die dazu ausgebildet ist, das erste Sperrelementteil (74) und/oder ein drittes Sperrelementteil (77) in dem Querführungsabschnitt (68) in einer Position zu halten, die eine Montage der ersten und/oder der zweiten Schaltstange 46, 52 erleichtert.
Schaltanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (80) einen Magneten aufweist, wobei das erste Sperrelementteil (74) und/oder das dritte Sperrelementteil (77) wenigstens abschnittsweise magnetisch oder magnetisierbar ausgebildet ist.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sperrelementteil (76) wenigstens eine Einführschräge aufweist, die dazu ausgebildet ist, das erste Sperrelementteil (74) bei Bedarf in Querrichtung wegzuschieben, wenn das zweite Sperrelementteil (76) in Längsrichtung (48) in den Querführungsabschnitt (68) eingeführt wird.
Schaltanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sperrelementteil (76) zumindest abschnittsweise kugelförmig ist.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Sperrelementteil (74, 76) jeweils starre Körper sind.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Queröffnung (70) und/oder die Längsöffnung (78) durch einen jeweiligen Verschluss (72, 79) verschlossen ist bzw. sind.
Schaltanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsöffnung (78) durch einen Längsöffnungs-Verschluss (79) verschlossen ist, wobei ein Abschnitt des Längsöffnungs-Verschlusses (79) einen Teil des Querführungsabschnittes (68) bildet.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Querführungsabschnitt (68) ein drittes Sperrelementteil (77) eingeführt ist, derart, dass das zweite Sperrelementteil (76) quer zu der Längsrichtung (48) zwischen dem ersten Sperrelementteil (74) und dem dritten Sperrelementteil (77) angeordnet ist.
Kraftfahrzeuggetriebe (16) mit einer Schaltanordnung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verfahren zum Montieren einer Schaltanordnung (40), insbesondere einer Schaltanordnung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit den Schritten: (i) Einführen wenigstens eines ersten Sperrelementteils (74) in einen Querführungsabschnitt (68) hinein, innerhalb dessen das erste Sperrelementteil (74) quer zu einer Längsrichtung (48) eines Gehäuses (50) beweglich ist; (ii) Lagern einer ersten Schaltstange (46) in Bezug auf das Gehäuse (50), so dass die erste Schaltstange (46) in der Längsrichtung (48) zwischen einer Neutralposition (N) und wenigstens einer Gangposition (G1, G2) beweglich ist; (iii) Lagern einer zweiten Schaltstange (52) in Bezug auf das Gehäuse (50), so dass die zweite Schaltstange (52) in der Längsrichtung (48) zwischen einer Neutralposition (N) und wenigstens einer Gangposition (G3, G4) beweglich ist, wobei das erste Sperrelementteil (74) zwischen der ersten und der zweiten Schaltstange (46, 52) beweglich ist; und (iv) Einführen wenigstens eines zweiten Sperrelementteils (76) über eine Längsöffnung (78) in den Querführungsabschnitt (68) hinein, so dass die Sperrelementteile (74, 76) gemeinsam ein Sperrelement (62) einer mechanischen Gangsperranordnung (60) bilden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei vor dem Schritt (ii) des Lagerns der ersten Schaltstange (46) und/oder vor dem Schritt (iii) des Lagerns der zweiten Schaltstange (52) das erste Sperrelementteil (74) und/oder ein drittes Sperrelementteil (77) in dem Querführungsabschnitt (68) mittels einer Halteeinrichtung (80) so gehalten wird bzw. werden, dass der Schritt (ii) des Lagerns der ersten Schaltstange (46) und/oder der Schritt (iii) des Lagerns der zweiten Schaltstange (52) erleichtert ist bzw. sind, wobei die Halteeinrichtung (80) vorzugsweise magnetisch wirkt.