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Title:
JAW-TYPE GEARSHIFT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/114878
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a jaw-type gearshift (1) for an at least two-stage gearbox, which is in particular electromotively driven, wherein there is a ring-shaped shifting gate (4) having a sliding block guide (6), which has axially protruding shifting claws and is in shifting contact by means of a shifting finger (7), which engages in the sliding block guide (6) and is arranged on the sliding sleeve (3). In a method for shifting the jaw-type gearshift, the shifting claws are coupled into corresponding receptacles of the gear wheels in that the shifting gate (4) is moved axially relative to the sliding sleeve (3) and the rise of the sliding block guide (6).

Inventors:
ZEISS, Tony (Eichendorffstr. 87, Nürnberg, 90491, DE)
Application Number:
DE2018/101005
Publication Date:
June 20, 2019
Filing Date:
December 10, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG (Industriestraße 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
International Classes:
F16D11/10; F16D11/14; F16D21/04; F16D23/02
Domestic Patent References:
WO2017088961A12017-06-01
Foreign References:
DE10101864A12002-08-08
DE102012221056A12014-05-22
EP0756098A11997-01-29
US4776228A1988-10-11
US20020014456A12002-02-07
US20100257969A12010-10-14
EP2098742B12011-08-31
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Claims:
Patentansprüche

1. Klauenschaltung für ein mindestens zweistufiges Schaltgetriebe, mit einer Getriebe- welle, zwei auf der Getriebewelle angeordneten Gangrädern und einer gegenüber der Getriebewelle axial verschiebbar angeordneten Schiebemuffe, dadurch gekennzeich- net,

dass zwischen der Getriebewelle (2) und der Schiebemuffe (3) eine ringförmige Schaltkulisse (4) angeordnet ist.

2. Klauenschaltung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,

dass die Schaltkulisse (4) gegenüber der Schiebemuffe (3) um einen Schaltwinkel (a) schwenkbar angeordnet ist.

3. Klauenschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

dass die Schaltkulisse (4) eine Kulissenführung (6) aufweist, die mit einem radial nach innen weisenden Schaltfinger (7) der Schiebemuffe (3) in Schaltkontakt steht.

4. Klauenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkulisse (4) axial vorstehende Schaltklauen (13, 14) aufweist.

5. Klauenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (3) axial vorstehende Vorwählklauen (18, 19) aufweist.

6. Klauenschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet,

dass die Gangräder (11 , 12) jeweils Aufnahmen (21 , 22; 16, 17) für die Vorwählklauen (18, 19) und Schaltklauen (13, 14) aufweisen.

7. Klauenschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

dass die Aufnahmen (21 , 22) für die Vorwählklauen (18, 19) eine mehrfach größere Breite (B) aufweisen als die Breite (b) der Vorwählklauen (18,19).

8. Klauenschaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (21 , 22) für die Vorwählklauen (18,19) auf einem größeren Durchmesser (D) angeordnet sind, als die Aufnahmen (16,17) für die Schaltklauen (13,14), die auf einem kleineren Durchmesser (d) angeordnet sind. 9. Klauenschaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (16) des ersten Gangrades (11 ) in einer drehfest mit dem

Gangrad (11 ) verbundenen Adapterscheibe (23) und

dass die Aufnahmen (17) des zweiten Gangrades (12) direkt in dem zweiten Gangrad (12) angeordnet sind.

10. Verfahren zum Schalten einer Klauenschaltung mit einer Vorwählklauen aufwei- senden Schiebemuffe, einer Schaltklauen aufweisenden Schaltkulisse und einem Auf- nahmen für die Vorwählklauen und Schaltklauen aufweisenden Gangrad, dadurch ge- kennzeichnet,

dass zunächst die Schiebemuffe (3) axial in Richtung Gangrad (11 ) verschoben wird, bis die Vorwählklauen (18) in die Aufnahmen (21 ) eingreifen,

dass daraufhin die Schaltkulisse (4) gegenüber der Schiebemuffe (3) eine Schwenk- bewegung um den Winkel (a) durchführt, wodurch die Schaltkulisse (4) durch die Stei- gung der Kulissenführung (6) weiter axial in Richtung Gangrad (11 ) bewegt wird, bis die Schaltklauen (13) in die Aufnahmen (16) eingreifen.

Description:
Klauenschaltunq

Die Erfindung betrifft eine Klauenschaltung eines Schaltgetriebes zur Kupplung eines Losrades mit einer Getriebewelle mittels einer axial gegenüber der Getriebewelle ver- schiebbar angeordneten Schiebemuffe und ein Verfahren zum Schalten der Klauen- schaltung.

Schaltgetriebe für elektromotorisch angetriebene Kraftfahrzeuge oder Hybridfahr- zeuge mit mehr als einem Gang weisen das Problem auf, dass während eines Schalt- vorganges eine Zugkraftunterbrechung entstehen kann. Zur Verkürzung der Zug- kraftunterbrechung können Klauenkupplungen eingesetzt werden, die im Allgemeinen Große Taschen zur Aufnahme der Klauen aufweisen müssen, damit die Klaue unge- hindert einspuren kann. Die Folge sind allerdings Geräusche, sogenannte - Last- schläge - die bei Lastwechselsituationen auftreten können. Geräusche treten aber auch beim Schalten, durch den axialen Anschlag und während des Drehzahlanglei- ches - Tangentialer Schlag - auf. Zusätzlich sind hohe Kräfte zum Einlegen der Klaue notwendig.

Durch die US 2002 / 01 44 563 A1 ist eine Klauenschaltung eines Schaltgetriebes zur Kupplung eines Losrades mit einer Getriebewelle und mittels einer axial gegenüber der Getriebewelle verschiebbar und drehfest angeordneten Schiebemuffe bekannt.

Die US 2010 / 025 7969 A1 zeigt ein mehrgängiges Schaltgetriebe mit einer Klauen- schaltung, wobei eine auf einer Getriebewelle axial verschiebbar angeordnete Schie- bemuffe vorgesehen ist, die mittels vorstehender Eingriffselemente in Zahneingriff mit Klauen eines Losrades bringbar sind, das auf der Getriebewelle frei drehbar gelagert ist. Hierbei greifen jeweils zwei Eingriffselemente mit geringem Spiel in eine zwischen den Klauen vorgesehene Zahnlücke ein.

Die EP 2098 742 B1 zeigt ein mehrgängiges Schaltgetriebe mit einer Anzahl Klauen- kupplungsmuffen zur Verbindung von auf Getriebewellen angeordneten Freilaufzahn- rädern, wobei jede Klauenkupplungsmuffe in fünf unterschiedliche Positionen schalt- bar ist, erstens eine Neutralposition, zweitens eine verriegelte Gangposition, drittens eine verriegelte Gangposition mit einem nicht verriegelten Wiederkopplungsspiel, vier- tens eine eingerückte Gangposition mit einem großen Wiederkopplungsspiel und fünf- tens eine selbst auswertbare Position, wobei zusätzlich ein Reibungsorgan vorgese- hen ist, welches vorübergehend ein Moment an die Gangräder bei Gangwechseln übertragt. Die Klauen der Muffen und der Freilaufzahnräder sind selbst auswertbar ausgebildet, wobei die selbst auswertbaren Klauen den vorhergehenden Gang aus- werfen, wenn ein neuer Gang eingerückt wird.

Die WO 2017 /088 961 A1 zeigt eine Klauenkupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wobei eine erste Kupplungshälfte ein erstes Klauenelement mit einer Sperrverzahnung und ein relativ zum ersten Klauenelement verdrehbares zweites Klauenelement mit einer Fangverzahnung aufweist, wobei die Sperrverzahnung und die Fangverzahnung unterschiedliche Verzahnungsgeometrien aufweisen. Eine zweite Kupplungshälfte weist eine Klauenverzahnung auf, die gemeinsam mit den Fangzähnen in, zwischen den Sperrzähnen des ersten Klauenelements gebildeten, Zahnlücken eingreifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klauenschaltung für ein Schaltgetriebe zu schaffen, mit welchem ein schneller Schaltvorgang ermöglicht wird und außerdem die radialen Spiele nach dem Einspuren minimiert werden, um somit Schläge während des Lastwechsels zu minimieren und ein Verfahren zum Schalten der Klauenschal- tung anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale 1 und 10 gelöst.

Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass die Klauenschaltung eine ringförmige Schaltkulisse aufweist, an welcher die Schaltklauen angeordnet sind. Darüber hinaus sind Fangzähne, insbesondere Vorwählklauen, vorgesehen, die das zu schaltende Gangrad so weit gegenüber der Schaltkulisse synchronisieren, dass die Schaltklauen widerstandslos und somit geräuscharm in die Schaltaufnahmen des Gangrades hinein geschoben werden können. ln vorteilhafter Ausgestaltung ist die Schaltkulisse gegenüber der Schiebemuffe um einen Winkel a schwenkbar angeordnet, wobei die Schaltkulisse auf der Getriebewelle drehfest und axial verschiebbar gelagert ist.

In vorteilhafter Weise steht die Schaltkulisse über eine Kulissenführung in Schaltkon- takt mit einem radial nach innen weisenden Schaltfinger der Schiebemuffe.

In vorteilhafter Weise sind an der Schiebemuffe axial vorstehende Fangzähne, z. B. Vorwählklauen angeordnet, die beim Schalten eines Gangrades zunächst in die Auf- nahmen des Gangrades eingreifen, die eine mehrfach große Winkellänge aufweisen, so dass die Vorwählklauen einfach einspuren können, um eine Drehzahlgeschwindig- keit des Gangrades an die Drehzahlgeschwindigkeit der Getriebewelle anzupassen.

Die Gangräder weisen zusätzlich auf einem kleineren Durchmesser angeordnete Auf- nahmen für die Schaltklauen der Schaltkulisse auf, in welche die Schaltklauen nach der Drehzahlgeschwindigkeitsangleichung des Gangrades widerstandslos und somit geräuscharm eingreifen können.

Zur Anordnung der Aufnahmen ist es vorgesehen, dass diese in einer mit dem

Gangrad verbundenen Adapterscheibe und/oder direkt in dem Gangrad angeordnet sind.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Aufnahmen o- der Taschen an den Losrädern und die Klauen an der Schiebemuffe bzw. an der Schaltkulisse angeordnet sind. Selbstverständlich besteht in vorteilhafter weise auch die Möglichkeit, die Aufnahmen oder Taschen an der Schiebemuffe und der Schaltku- lisse und die Klauen an den Losrädern anzuordnen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Schalten der Klauenschaltung wird die Schiebemuffe zunächst zusammen mit der Schaltkulisse axial verschoben, bis die Vorwählklauen in die Aufnahmen des Gangrades eingreifen, daraufhin wird die Schaltkulisse um einen Schaltwinkel a gegenüber der Schiebemuffe geschwenkt, wodurch, durch die Steigung der Kulissenführung, eine Axialbewegung gegenüber der Schiebemuffe erzeugt wird, die zu einem Eingreifen der Schaltklauen in die Aufnah- men des Gangrades führen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Fol- genden beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Klauenschaltung in einer„Neutralstellung“ im Schnitt in schematischer Dar- stellung.

Fig. 2 ein Gangrad im Querschnitt.

Fig. 3 die Klauenschaltung in einer„Synchronisationsstellung“.

Fig. 4 die Klauenschaltung in einer„Schaltstellung“.

Eine Klauenschaltung 1 für ein mindestens zweistufiges Schaltgetriebe eines insbe- sondere elektromotorisch angetriebenen, Kraftfahrzeuges weist gemäß Fig. 1 eine Getriebewelle 2 und eine gegenüber der Getriebewelle 2 axial verschiebbar angeord- nete Schiebemuffe 3 auf. Die Schiebemuffe 3 umgreift koaxial beabstandet die Getrie- bewelle 2 und weist in dem Abstand zwischen Getriebewelle 2 und Schiebemuffe 3 eine ringförmige Schaltkulisse 4, z. B in Form einer zylinderförmigen Schalthülse, auf. Die Schaltkulisse 4 ist mittels einer Innenverzahnung, die in eine Außenverzahnung der Getriebewelle 2 eingreift, drehfest und axial verschiebbar auf der Getriebewelle 2 angeordnet.

Die Schaltkulisse 4 weist an ihrem Umfang eine Kulissenführung 6 auf, die sich über einen Umfangswinkel a (a = z. B. 60 Grad) erstreckt und einen dem Schaltweg S ent- sprechenden axialen Versatz (Steigung) aufweist.

Ein radial nach innen weisender Vorsprung 7, z. B. ein Schaltfinger der Schiebemuffe 3 greift in die Kulissenführung 6 ein.

Auf der Getriebewelle 2 sind jeweils seitlich der Schiebemuffe 3 mittels Loslagern 8, 9 zwei Gangräder 11 , 12 frei drehbar gelagert. Die Schaltkulisse 4 weist stirnseitig, in axialer Richtung weisende gleichmäßig um fangsverteilt angeordnete Schaltklauen 13, 14 auf, die mit entsprechenden Aufnah- men 16, 17 der Gangräder 1 1 , 12 in Eingriff bringbar sind.

Die Schiebemuffe 3 weist stirnseitig in axialer Richtung weisende, Vorsprünge 18, 19 , z. B. Vorwählklauen auf, die mit entsprechenden Aufnahmen 21 , 22 der Gangräder 1 1 , 12 in Eingriff bringbar sind.

Die Aufnahmen 21 , 22, z. B. Taschen, in welche die Vorwählklauen 18, 19 eingreifen, sind auf einen größeren Durchmesser D angeordnet, als die Aufnahmen 16, 17 zur Aufnahme der Schaltklauen 13, 14, die auf einem kleineren Durchmesser d angeord- net sind.

Darüber hinaus weisen die Aufnahmen 21 , 22 gegenüber den Vorwählklauen 18, 19 mit einer Breite b ( Winkellänge ) eine mehrfach große Breite (Winkellänge) B auf, die auch größer ist, als eine Breite der Schaltklauen 13, 14 und der Aufnahmen 16, 17 für die Schaltklauen 13, 14. Die Schaltklauen 13, 14 sind hierbei so breit gewählt, dass diese im Wesentlichen mit Spielpassung formschlüssig in die Aufnahmen 16, 17 ein- greifen können.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß Fig.1 bis 3 sind die Aufnahmen 22 für die Vorwählklauen 19 und die Aufnahmen 17 für die Schaltklauen 14 im Gangrad 12 an- geordnet und die Aufnahmen 21 für die Vorwählklauen 18 und die Aufnahmen 16 für die Schaltklauen 13 in einer Adapterscheibe 23 angeordnet, die mit dem Gangrad 1 1 drehfest verbunden ist.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß Fig.1 sind die Aufnahmen oder Ta- schen an den Losrädern und die Klauen an der Schiebemuffe bzw. an der Schaltku- lisse angeordnet, selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Aufnahmen o- der Taschen an der Schiebemuffe und der Schaltkulisse und die Klauen an den Los- rädern anzuordnen. Bei einem Schaltvorgang, ausgehend z. B. von einer zweiten Gangstufe (Gangrad 12) in eine erste Gangstufe (Gangrad 11 ) wird zunächst, das über die Getriebewelle 2 an- stehende, Drehmoment kurzzeitig verringert, um ein Herausziehen der Schaltklauen 14 aus der Aufnahme 17 zu erleichtern.

Daraufhin werden die Schaltklauen 14 gemeinsam mit den Vorwählklauen 19 mittels der Schiebemuffe 3 in eine„Neutralstellung“ axial verschoben. Die Schaltkulisse 4 wird über den Schaltfinger 7 mitgenommen. Bei einer Schaltbewegung über die„Neutralstellung“ hinaus, greifen die Vorwähl- klauen 18 in die Aufnahmen 21 des Gangrades 11 bzw. der Adapterplatte 23 ein und bewirken somit eine Drehzahlangleichung zwischen Getriebewelle 2 und Gangrad 11.

In einem letzten Schritt greifen die Schaltklauen 13 in die Aufnahmen 16 ein, in dem die Schaltkulisse 4 gegenüber der Schiebemuffe 3 eine Schwenkbewegung um den Winkel a ausführt und die Schaltkulisse 4 im Eingriff mit dem Schaltfinger 7, durch eine Steigung der Kulissenführung 6, um einen Schaltweg S gegenüber der Schie- bemuffe 3 axial verschoben wird. Selbstverständlich ist es bei kleinen axialen Abständen auch möglich, die Klauen- schaltung 1 unter Last zu schalten. In diesem Fall werden bei Betätigung des Schie- bemuffe 3 die Vorwählklauen 18 in das erste Gangrad 11 geschoben und durch den folgenden Drehimpuls die Schaltklauen 14 aus Hinterschneidungen des zweiten Gangrades 12 gezogen und anschließend direkt der erste Gang eingelegt.

Bezuqszeichenliste

1 Klauenschaltung

2 Getriebewelle

3 Schiebemuffe

4 Schaltkulisse

5

6 Kulissenführung

7 Schaltfinger

8 Loslager

9 Loslager

10

11 Gangrad (erste Gangstufe)

12 Gangrad (zweite Gangstufe)

13 Schaltklaue

14 Schaltklaue

15

16 Aufnahme (13)

17 Aufnahme (14)

18 Vorwählklaue

19 Vorwählklaue

20

21 Aufnahme (18)

22 Aufnahme (19)

23 Adapterscheibe

a Schwenkwinkel (3-4)

S Schaltweg

D Durchmesser (21 ,22)

d Durchmesser (16,17)

B Breite (21 ,22)

b Breite (18,19)




 
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