DE10361356B4

DE10361356B4 - Schaltwalze mit axial zur Schaltwalzenachse beweglicher Einlegenutflanke und Schaltverfahren

Info

Publication number: DE10361356B4
Application number: DE10361356A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kapp; Stephan Bungart; Reinhard Schaarschmidt
Original assignee: Getrag Getriebe und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH and Co
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2023-12-18
Also published as: US20070000340A1; WO2005059410A1; JP4602989B2; CN1918408B; CN1918408A; JP2007514901A; US7363834B2; DE10361356A1

Abstract

Schaltwalze (10; 10') für ein Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Umfangsspur (14, 16) zum Einlegen und Auslegen eines Ganges des Getriebes, insbesondere einer Umfangsnut (14, 16), in die mindestens ein axial verschiebbarer Spurfolger (S, Z) eingreifen kann, wobei die Umfangsspur (14, 16) Flanken (22, 24) aufweist, an denen der Spurfolger (S, Z) geführt ist, wobei eine der Flanken (22) einen Abschnitt (26) aufweist, der aus seiner Normalstellung gegen eine Rückstellkraft (F_R) axial beweglich gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenabschnitt (26) angeordnet ist, um einen eingelegten Gang unter Vorspannung auszulegen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorspannen eines auszulegenden Ganges eines Stufengetriebes eines Kraftfahrzeugs sowie eine Schaltwalze für ein Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Umfangsspur, insbesondere einer Umfangsnut, in die mindestens ein axial verschiebbarer Spurfolger eingreifen kann, wobei die Umfangsspur Flanken aufweist, an denen der Spurfolger geführt ist, wobei eine der Flanken einen Abschnitt aufweist, der aus seiner Normalstellung gegen eine Rückstellkraft axial beweglich gelagert ist.

Eine solche Schaltwalze ist aus der DE 102 03 633 A1 bekannt.

Eine weitere Schaltwalze und ein Verfahren zum Vorspannen eines auszulegenden Ganges sind aus der DE 199 24 335 A1 bekannt.

Bei automatisch schaltenden Stufengetrieben für Kraftfahrzeuge unterscheidet man zwischen zwei grundlegenden Konzepten. Das eine Konzept ist eine Kombination aus Planeten-Lastschaltgetrieben und hydrodynamischem Wandler. Insbesondere aufgrund des hydrodynamischen Wandlers ist der Wirkungsgrad solcher Getriebe nicht besonders günstig. Das zweite Konzept, das in jüngerer Zeit immer mehr Verbreitung findet, basiert auf einer Anordnung aus einem herkömmlichen Handschaltgetriebe und einer herkömmlichen Anfahr- und Trennkupplung in Form einer Reibungskupplung. Anstelle der Betätigung dieser Elemente durch den Fahrer mittels Kupplungspedal und Schalthebel sind entsprechende Aktuatoren vorgesehen, die in Abhängigkeit von einer übergeordneten Schaltstrategie in aufeinander abgestimmter Weise angesteuert werden, um Gänge zu wechseln.

Bei den als Stufengetriebe in Vorgelegebauweise ausgeführten Handschaltgetrieben entsteht beim Wechseln eines Ganges zwischen dem Zeitpunkt des Auslegens eines Ganges und dem Zeitpunkt des Einlegens eines neuen Ganges ein Zugkrafteinbruch, da die dem Stufengetriebe zugeordnete Reibungskupplung hierbei geöffnet wird. Der Motor wird dabei vom Getriebe und somit auch von den Antriebsrädern vollkommen entkoppelt.

Der Gangwechsel selbst wird bei automatisierten Stufengetrieben beispielsweise mittels einer oder mehrerer Schaltwalze hervorgerufen. Diese Schaltwalzen sind zur sequentiellen Betätigung von Schaltgetrieben geeignet.

Die Schaltwalzen werden mittels eines Stellantriebs, wie z.B. einem Motor, insbesondere Elektromotor, angetrieben. In wenigstens einer Führungs- oder Steuernut der drehbaren Schaltwalze ist beispielsweise ein stiftförmiger Nutfolger geführt, der auch als Schaltstift bezeichnet wird. Der Schaltstift ist bezogen auf die Drehachse der Schaltwalze axial verschiebbar gelagert und mit einem Stellglied (Schaltgabel, Synchronisationseinheit, Schaltmuffen und dergleichen) des zugeordneten Getriebes verbunden. Soll nun ein Gang geschaltet werden, der mit dem Stift gekoppelt ist, wird die Schaltwalze und somit auch die Steuernut mit Hilfe des Elektromotors gedreht. Die Steuernut weist kurvenförmige Bereiche auf, die auch Schaltzacken bzw. -nocken genannt werden, auf Grund derer der Schaltstift axial versetzt wird. In diesen kurvenförmigen Bereichen wird die normalerweise in Umfangsrichtung gerade verlaufende Steuernut in axialer Richtung versetzt.

In der Steuernut können mehrere, verschiedenen Gängen zugeordnete Schaltstifte geführt werden. Ein einzelner Schaltstift kann ggf. auch mehreren Gängen zugeordnet sein kann, nämlich derart, dass eine Axialverschiebung des Schaltstifts aus einer Neutralposition in eine erste axiale Richtung einen Gang einlegt und eine Axialverschiebung des Stifts aus der Neutralposition in die entgegengesetzte Axialrichtung einen anderen Gang einlegt.

Im Stand der Technik wurden verschiedene Vorschläge gemacht, wie bei einer derartigen Schaltwalze von der vorgegebenen sequentiellen Schaltfolge abgewichen werden kann. So ist es an sich bekannt, den Schaltstift durch eine Radialbewegung der Steuernut, d.h. senkrecht zur Achse der Schaltwalze, außer Eingriff mit der Steuernut zu bringen. Dies ermöglicht, dass sich eine Schaltzacke der Schaltwalze unter dem Eingriffsende des Schaltstifts vorbeibewegen kann, ohne eine axiale Verschiebung des Schaltstifts hervorzurufen.

Um beim Schalten Gänge zu überspringen, ist es ferner bekannt, Schaltnuten abschnittsweise verbreitert auszuführen und die Schaltwalze insgesamt axial verschieblich zu lagern, so dass Schaltzacken am Schaltstift vorbeibewegt werden können, ohne den Schaltstift axial zu betätigen. An Stelle einer nur abschnittsweisen Verbreiterung der Schaltnut kann die Schaltnut auch insgesamt in axialer Richtung verbreitert sein, wobei die Nutbreite mindestens gleich der Stiftbreite zuzüglich der Schaltbreite sein sollte, so dass durch Axialverschiebung der Schaltwalze um eine Strecke entsprechend der Schaltbreite die Schaltzacke bzw. mehrere Schaltzacken wirksam geschaltet bzw. unwirksam geschaltet werden können.

Wenn die Breite der Steuernut die Breite des Nutfolgers bzw. des Schaltstifts deutlich überschreitet, ist der Nutfolger (Schaltstift) zumindest bereichsweise nicht in beiden axialen Richtungen in der Steuernut geführt.

Anstelle einer verbreiterten Steuernut schlägt die DE 101 28 854 A1 eine sogenannte Umgehungssteuernut vor, in der der Schaltstift an der Schaltzacke vorbeigeführt werden kann, ohne dass der Schaltstift in axialer Richtung verstellt wird. D.h., die Steuernut wird einfach geradlinig fortgeführt, wobei die Steuerzacke eine Verzweigung gegenüber der geradlinigen Steuernut darstellt.

Um den Weg zu beeinflussen, den der Schaltstift zu nehmen hat, wird eine Weiche vorgesehen. Die Weiche ist ein in axialer Richtung verschiebbares Führungsteil. In einer ersten axialen Position lenkt die Weiche einen Schaltstift in die Spur der Schaltzacke. In einer zweiten, zur ersten Schaltstellung verschiedenen axialen Position, lenkt die Weiche den Schaltstift in die Umgehungsspur, um in einer sequentiellen Schaltfolge einen der Weiche zugeordneten Gang überspringen zu können. Die axiale Verschiebbarkeit der Weiche dient also zum Überspringen von Gängen in einer sequentiellen Reihenfolge.

In der DE 195 43 645 A1 wird die Schaltwalze selbst axial verschoben, um Gänge in einer sequentiellen Reihenfolge zu überspringen.

In der DE 198 45 604 C1 wird ein Verfahren zum Auslegen eines Ganges eines Stufengetriebes offenbart.

Ein Antriebsstrang umfasst dort ebenfalls eine Reibkupplung und ein Stufengetriebe. Das Stufengetriebe überträgt die Leistung eines Motors eines Kraftfahrzeugs von einer Getriebeeingangswelle auf eine Getriebeabtriebswelle. Das Stufengetriebe ist in an sich bekannter Weise als Vorgelegegetriebe ausgeführt und besitzt eine Vorgelegewelle. Das Getriebe umfasst eine Mehrzahl von Radsätzen. Zwischen den Radsätzen ist an der Getriebeabtriebswelle eine mit einer Synchronisierungseinrichtung ausge bildete Schaltkupplung angeordnet, zum formschlüssigen Ein- und Auslegen der Gänge.

Die Synchronisierungseinrichtung ist beim Einlegen eines Ganges dazu in der Lage, Differenzdrehzahlen zwischen der Getriebeabtriebswelle und dem mit dieser zu verbindenden Zahnrad auf Null zu reduzieren und somit die beiden Getriebebauteile zu synchronisieren.

Auf ein Gangwechsel-Anforderungssignal hin, das in einem Handschaltmodus beispielsweise durch Betätigung eines Schalthebels ausgelöst wird, in einem Automatikmodus hingegen von einer zentralen Steuerung eigenständig ausgelöst wird, erfolgt zunächst eine Absenkung der Motorleistung, z.B. indem eine Drosselklappe allmählich geschlossen oder die Einspritzmenge entsprechend geregelt wird.

Etwas zeitversetzt und ansonsten parallel hierzu wird die Kupplung betätigt, so dass die Reibungskupplung von einer vollständig geschlossenen Stellung allmählich hin zu einer vollständig geöffneten Stellung bewegt wird. Hierbei durchläuft die Reibungskupplung einen sogenannten Schleifpunkt. Bis zum Schleifpunkt schleift die Reibungskupplung noch nicht, die Drehzahlen der Motor- und Getriebewellen sind identisch. Ab dem Schleifpunkt beginnt die Reibungskupplung zu schleifen. Es stellt sich eine Drehzahldifferenz zwischen Motor- und Getriebeeingangswelle ein.

Nach dem Erkennen des Gangwechsel-Anforderungssignals wird ferner von der Getriebesteuerung ein Ansteuersignal zum Vorspannen des eingelegten Ganges erzeugt. Das Ansteuersignal steigt allmählich an und verbleibt auf einem Endwert bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Schaltkupplung in Richtung Offenstellung bewegt wird.

Durch den allmählichen Anstieg des Ansteuersignals wird die mittels eines Getriebeaktuators auf die Schaltkupplung wirkende Kraft nach Art einer Vorspannung allmählich erhöht.

Zu beachten ist, dass die zur Bewegung der Schaltkupplung von der Schließstellung in die Offenstellung erforderliche Kraft davon abhängt, wie groß die Last ist, die in der Schaltstellung übertragen wird, bzw. wie hoch das entsprechende Drehmoment ist. Solange von der Getriebeeingangswelle ein Drehmoment übertragen wird, ist die Schaltkupplung in der Schaltstellung aufgrund des Formschlusses an der Synchronisierungseinrichtung in Umfangsrichtung „verspannt". Dieser Formschluss kann durch eine sogenannte Hinterschneidung und somit wirkenden Einzugseffekt verstärkt werden.

Auf Grund des Vorspannens der Schaltkupplung des auszulegenden Ganges kann es passieren, dass das von der Getriebeeingangswelle übertragene Drehmoment aufgrund des eingeleiteten Abfalls des Motormomentes zwar noch nicht Null ist, jedoch einen solchen Wert erreicht hat, dass die Größe der von dem Getriebeaktuator auf die Synchronisierungseinrichtung ausgeübte Vorspannung (Kraft) entsprechend ausreicht, um die Schaltkupplung in die Offenstellung zu bewegen. Hierdurch kann die Zeit einer Zugkraftunterbrechung verkürzt werden.

Derartige Systeme oder Getriebe mit Zugkraftunterstützung (z.B. DE 199 08 602 A1 ) erfordern generell ein Entkoppeln des Ausle gens des Quellganges und Einlegen des Zielganges. Dies ist bei Schaltwalzen-betätigten Getrieben generell nur dann möglich, wenn zwei oder mehr Schaltwalzen vorgesehen werden.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, eine verbesserte Schaltwalze bzw. ein verbessertes Schaltwalzen-betätigtes Getriebe sowie ein verbessertes Schaltverfahren (mit Vorspannen des Quellganges) anzugeben, wobei insbesondere die Steuerung des Vorspannens vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltwalze der eingangs erwähnten Art gelöst, bei der der Flankenabschnitt angeordnet ist, um einen eingelegten Gang unter Vorspannung auszulegen.

Diese Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren gelöst, bei dem eine Schaltwalze des Stufengetriebes gedreht wird, wobei die Schaltwalze mindestens eine Umfangsspur zum Einlegen und Auslegen des Ganges, insbesondere eine Umfangsnut, aufweist, in die mindestens ein axial verschiebbarer Spurfolger eingreift, wobei die Umfangsspur Flanken aufweist, an denen der Spurfolger geführt ist, und wobei eine der Flanken einen Abschnitt aufweist, der aus seiner Normalstellung gegen eine Rückstellkraft axial beweglich gelagert ist und der angeordnet ist, um den Gang auszulegen, durch die Drehung der Schaltwalze, Aufbauen einer Rückstellkraft zum Erzeugen einer Vorspannkraft, um den eingelegten Gang auszulegen, indem der Flankenabschnitt in axialer Richtung verschoben wird, und Verschieben des Spurfolgers zum Auslegen des eingelegten Ganges, indem der Flankenabschnitt durch die aufgebaute Rückstellkraft in axial entgegengesetzter Richtung in seine Normalstellung verschoben wird.

Indem eine Flanke der Umfangsspur einen beweglichen Abschnitt aufweist, der aus einer Normalstellung gegen eine Rückstellkraft beweglich gelagert ist, kann eine Vorspannung, die ein schnelleres Auslegen eines auszulegenden Ganges ermöglicht, auf eine einfache Art und Weise erreicht werden.

Unter einem beweglichen Abschnitt wird vorliegend vorzugsweise ein Abschnitt der Flanke in Umfangsrichtung verstanden, der sich über einen Winkel von deutlich weniger als 180°, insbesondere weniger als 90° erstreckt und ein oder mehrere Funktionsabschnitte der Umfangsspur enthält.

Die Schaltwalze gemäß der vorliegenden Erfindung vereinfacht das Vorspannen des auszulegenden Ganges, indem der Vorspannvorgang von der Drehung der Schaltwalze entkoppelt wird. Ferner wird auch das Auslegen des auszulegenden Ganges vom Einlegen des einzulegenden Ganges entkoppelt.

Die Schaltwalze kann einen einzigen solchen Flankenabschnitt aufweisen, der einem bestimmten Gang zugeordnet ist. Alternativ ist mehreren oder sämtlichen Gängen des Getriebes ein solcher beweglicher Flankenabschnitt zugeordnet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nimmt die Rückstellkraft mit zunehmender axialer Bewegung des beweglich gelagerten Flankenabschnitts aus der Normalstellung heraus zu.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die zum Auslegen des Ganges erforderliche Vorspannung sich allmählich aufbaut. Die zum Auslegen des Ganges bereitgestellte Kraft wird mit zunehmender Drehung der Schaltwalze immer größer.

Weiter ist es von Vorteil, wenn der Flankenabschnitt in Normalstellung gegenüber seiner zugeordneten Flanke vorsteht.

Durch diesen Versatz wird erreicht, dass der Flankenabschnitt bei einer Bewegung des Spurfolgers in Umfangsrichtung axial ausgelenkt wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Spur zumindest eine Schaltzacke auf, durch die ein Wechsel eines Ganges des Getriebes hervorrufbar ist, wobei der beweglich gelagerte Flankenabschnitt räumlich im Wesentlichen im Bereich der Schaltzacke angeordnet ist.

Somit wird die erforderliche Vorspannung immer dann aufgebaut, wenn ein Gangwechsel ansteht. Die Vorspannung wird nicht unnötig lange aufrecht erhalten, sondern zeitlich erst kurz vor einem anstehenden Schaltvorgang aufgebaut, um anschließend auch wieder rasch abgebaut zu werden. Dies schont sowohl die Flanken des Elementes, welches den beweglichen Flankenabschnitt aufweist, vor Verschleiß, vor allem jedoch auch die Schaltgabel und Schaltmuffe.

Außerdem ist es von Vorteil, wenn der beweglich gelagerte Flankenabschnitt die Form einer Schaltzackenflanke aufweist.

Damit ist gemeint, dass die Schaltzackenflanke rampenartig ausgebildet ist und keine Stufen oder ähnliches aufweist, die von dem Spurfolger überwunden werden müssen.

Die Form einer herkömmlichen Schaltzackenflanke ist bekanntlich so ausgelegt, dass die Schaltwalze und der mit ihr verbundene Spurfolger möglichst wenig beansprucht werden. Diesen Vorteil macht man sich bei dem beweglich gelagerten Flankenabschnitt zunutze.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Flankenabschnitt der Umfangsspur, der sich in Schaltrichtung an den beweglich gelagerten Flankenabschnitt anschließt, als Auswurfabschnitt ausgebildet.

Durch das Vorsehen eines Auswurfabschnitts wird gewährleistet, dass nicht versehentlich zwei Gänge gleichzeitig eingelegt werden, nämlich z.B. der nicht ausgelegte Quellgang und der bereits eingelegte Zielgang, was zu einer ernsthaften Beschädigung des gesamten Getriebes führen würde. Der Auswurf abschnitt stellt somit eine Sicherung hinsichtlich einer Fehlfunktion des beweglich gelagerten Flankenabschnitts dar.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Umfangsspur im Bereich des beweglich gelagerten Flankenabschnitts in axialer Richtung verbreitert ist.

Die Verbreiterung der Umfangsspur in axialer Richtung ermöglicht es dem beweglich gelagerten Flankenabschnitt, bei ausreichend akkumulierter Rückstellkraft, den Spurfolger in axialer Richtung zu bewegen. Diese Bewegung kann jederzeit erfolgen und ist somit unabhängig von der Orientierung des Spurfolgers zur Schaltwalzenstellung in Umfangrichtung. Sobald die erforderliche Rückstellkraft aufgebaut ist, kann der Spurfolger umgestellt werden, d.h. der auszulegende Gang wird ausgelegt. Je schneller ein auszulegender Gang ausgelegt wird, desto eher kann ein einzulegender Gang eingelegt werden, so dass sich die gesamte Schaltzeit bei einem Gangwechsel erheblich reduzieren lässt.

Von Vorteil ist auch, wenn der beweglich gelagerte Flankenabschnitt einem Schieber zugeordnet ist, dem wiederum Mittel zum Erzeugen der Rückstellkraft zugeordnet sind.

Ein Schieber im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein an der Schaltwalze axial verschieblich gelagertes Element. Dieses Element kann einfach mit den Mitteln zum Erzeugen der Rückstellkraft verbunden werden. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass der Spurfolger bei ausreichend akkumulierter Rückstellkraft bewegt wird, d.h. der auszulegende Gang ausgelegt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Mittel zum Erzeugen der Rückstellkraft eine Feder auf, wobei insbesondere die Federkonstante der Feder so gewählt ist, dass die Feder mindestens die Kraft aufnehmen kann, die zur axialen Bewegung des Spurfolgers erforderlich ist, um den zugeordneten eingelegten Gang des Getriebes auszulegen, insbesondere unter Teillast.

Durch die Verwendung einer Feder kann die Vorspannkraft über die Wahl der Federkonstanten angepasst werden. Da nicht jeder Gang die gleiche Vorspannkraft benötigt, um ausgelegt zu werden, stellt dies ein geeignetes Mittel zum Anpassen der jeweiligen Vorspannkraft dar. Es können beliebige Federkennlinien zum Einsatz kommen, z.B. lineare und degressive/progressive Kennlinienverläufe.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Mittel zum Erzeugen der Rückstellkraft ein Feder-Dämpfungssystem sind, das in Abhängig keit von der Schaltzeit verschieden große Rückstellkräfte erzeugt.

Je geringer die Schaltzeit sein soll, desto größer kann die Rückstellkraft eingestellt werden. So könnte z.B. die Feder in der Normalstellung bereits vorgespannt sein, so dass nur eine geringe Auslenkung des beweglich gelagerten Flankenabschnitts in axialer Richtung notwendig ist, um den Schwellenwert der gewünschten Vorspann- bzw. Rückstellkraft zu erreichen.

Ferner wird bevorzugt, wenn die Mittel zum Erzeugen der Rückstellkraft innerhalb der Schaltwalze vorgesehen sind.

Befinden sich Mittel zum Erzeugen der Rückstellkraft innerhalb der Schaltwalze, so sind diese gegenüber einer Verunreinigung geschützt angeordnet. Der zwischen der Schaltwalze und dem Spurfolger beim Schalten ggf. entstehende Abrieb kann die Mittel zum Erzeugen der Rückstellkraft nicht beeinträchtigen.

Alternativ ist es von Vorteil, wenn die Mittel zum Erzeugen der Rückstellkraft außerhalb der Schaltwalze vorgesehen sind.

In diesem Falle lassen sich die Mittel zum Erzeugen der Rückstellkraft auf einfache Art und Weise austauschen. Auch Instandsetzungs-, Kontroll- und Reparaturarbeiten können aufgrund der guten Zugänglichkeit einfach ausgeführt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Rückstellkraft über ein weiteres Steuerelement aktiv regelbar.

Auf diese Weise kann die Vorspannkraft situationsabhängig oder entsprechend einem vorgegebenen Steuermodus (ECO/Sport) während des Schaltvorgangs eingestellt werden.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, wenn der beweglich gelagerte Flankenabschnitt einen Plateaubereich aufweist.

Das Plateau schließt sich vorzugsweise an einen Rampenabschnitt an und dient generell dazu, Toleranzen auszugleichen. Durch Verschleiß, z.B. der kegeligen Reibeinrichtung oder der Synchronisierungseinrichtung, kann sich die Lage des Synchronpunktes eines Zielgangs verändern. Durch unterschiedlich hohe Synchron- bzw. Andrückkräfte kann sich die Lage des Synchronpunktes des Zielganges ebenfalls verändern. Der Plateaubereich, d.h. ein in Umfangsrichtung gradlinig ausgebildeter Flankenabschnitt, gewährleistet, dass die Rückstellkraft über einen längeren Zeitraum konstant gehalten werden kann, während die Walze sich insbesondere in Schaltrichtung dreht.

Außerdem ist es bevorzugt, wenn der beweglich gelagerte Flankenabschnitt so ausgebildet ist, dass spätestens dann, wenn ein einzulegender Gang seinen Synchronpunkt erreicht, beim auszulegenden Gang die Rückstellkraft ausreichend groß ist, um diesen auszulegen.

Ferner ist es bevorzugt, wenn der beweglich gelagerte Flankenabschnitt so ausgebildet ist, dass er in axialer Richtung teilweise angeschrägt bzw. als Rampe ausgebildet ist.

Durch die teilweise Anschrägung des Flankenabschnitts in axialer Richtung wird sichergestellt, dass die Drehbewegung der Schaltwalze in Umfangrichtung über den Spurfolger eine sich allmählich aufbauende Kraftkomponente in axialer Richtung auf den Flankenabschnitt bewirkt.

Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die axiale Bewegung aus der Normalstellung von der Spur weggerichtet ist.

Weiter von Vorteil ist es, wenn der Auswurfsabschnitt im Bereich der Schaltzacke angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform regelt das weitere Steuerelement die Rückstellkraft mechanisch, elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch.

Ferner wird es bevorzugt, wenn der Spurfolger ein Gleitstein oder eine Rolle ist.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der beweglich gelagerte Flankenabschnitt an der Flanke vorgesehen ist, an der der Spurfolger beim Auslegen eines Ganges des Getriebes geführt ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der beweglich gelagerte Flankenabschnitt so gelagert, dass er mindestens um den Auslegeweg eines auszulegenden Ganges axial verschiebbar ist.

Ferner wird es bevorzugt, wenn die Schaltwalze für ein Einwalzensystem bzw. ein Schaltwalzensystem mit sequentieller Gangfolge auf einer einzigen Schaltwalze ausgebildet ist.

Es wird auch bevorzugt, wenn der Spurfolger mit einem Stellglied, insbesondere einer Schaltmuffe, des Getriebes gekoppelt ist.

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.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen noch deutlicher werden, in denen:

1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Schaltwalze gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,

2 schematisch eine Schaltwalze gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,

3a–3e den Ablauf eines schematischen Schaltvorganges, bei dem ein eingelegter Start- bzw. Quellgang ausgelegt und ein ausgelegter Zielgang eingelegt wird, zeigen,

4 einen Graphen zeigt, bei dem ein am Getriebe abtriebsseitig anliegendes Antriebsmoment gegenüber der Zeit aufgetragen ist; und

5a–5d einen ähnlichen Schaltvorgang wie 3 zeigen, wobei auf eine Sicherheitseinrichtung hingewiesen wird, die sich bei einer Fehlfunktion aktiviert.

In 1 ist eine erste Ausführungsform einer Schaltwalze generell mit 10 bezeichnet. Die Schaltwalze bildet einen Teil einer nicht dargestellten Schaltanordnung eines automatisierten Stufengetriebes für Kraftfahrzeuge.
Die Schaltwalze 10 weist eine Längsachse 12 auf, um die die Schaltwalze 10 drehbar gelagert ist. Die Schaltwalze 10 wird in Richtung des Pfeils 13 gedreht, um zum Beispiel von einem niedrigen Gang in einen nächsthöheren Gang zu schalten. Dabei wird der niedrigere Gang zunächst ausgelegt und der höhere Gang anschließend eingelegt.
Die Schaltwalze 10 weist eine erste Umfangsspur 14, die in der 1 rechts dargestellt ist, und eine zweite Umfangsspur 16 auf, die in der 1 links dargestellt ist. Die Umfangsspuren 14 und 16 sind jeweils in Form einer Umfangsnut ausgebildet, in die jeweils ein sogenannter Spurfolger (nicht dargestellt) eingreifen kann. Als Spurfolger können unter anderem sogenannte Nutfolger, Schaltstifte, Gleitsteine, Rollen, etc., verwendet werden. Die Umfangsspuren könnten auch umgekehrt ausgebildet sein, d.h. die Umfangsspuren hätten dann die Form von Vorsprüngen oder Auswölbungen. Der bzw. die Nutfolger könnten dann z.B. die Form einer Gabel aufweisen, die die Vorsprünge jeweils umfassen, um geführt zu werden.
Die in der 1 nicht dargestellten Spurfolger sind mit Stellgliedern, insbesondere Schaltmuffen, des Stufengetriebes gekoppelt. Damit ein Gang des Getriebes ein- oder ausgelegt werden kann, muss das Stellglied, und somit auch der Spurfolger, in einer axialen Richtung (vgl. Pfeil 28 der 1) der Schaltwalze 10 bewegt werden. Die axiale Bewegung des Stellglieds bewirkt, dass z.B. ein sogenanntes Losrad drehfest mit einer Getriebewelle verbunden oder von dieser gelöst wird.
In der 1 sind die Umfangsspuren 14 und 16 mit geraden Abschnitten 18 bzw. 18' und Abschnitten 20 bzw. 20' dargestellt, die sogenannte Schaltzacken aufweisen. Die Schaltzacke 20, 20' verursachen eine Bewegung eines Spurfolgers in axialer Richtung, d.h. ein Gang wird ein- oder ausgelegt. Die geraden Abschnitte 18, 18' der Umfangsspuren 14, 16 entsprechen statischen Schaltstellungen, bei denen keine Gänge geschaltet werden. In einem geraden Abschnitt 18, 18' der Umfangsspuren 14, 16 bleibt der entsprechende Gang entweder ein- oder ausgelegt.
Um einen Gangwechsel hervorzurufen, wird die Schaltwalze 10 in die entsprechende Richtung gedreht.
Bei dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel könnte die erste Umfangsspur 14 z.B. zum Ein- und Auslegen des ersten Ganges eines Getriebes dienen. Die zweite Umfangsspur 16 könnte zum Ein- und Auslegen des zweiten Ganges dienen.
Die in der 1 sichtbare Schaltzacke 20 der ersten Umfangsspur 14 beginnt in Drehrichtung 13 vor der Schaltzacke 20' der zweiten Umfangsspur 16.
Somit wird der erste Gang, der auch Quell- bzw. Startgang genannt wird, zuerst ausgelegt. Anschließend wird der zweite Gang, der auch Zielgang genannt wird, eingelegt.
Zum Wechseln der Gänge werden die entsprechenden Nutfolger, die in der 1 nicht dargestellt sind, in den zugehörigen Umfangsspuren entlang Schaltzacken geführt. Die Führung der Spurfolger erfolgt über seitliche Flanken der Umfangsspur. Die erste Umfangsspur 14 weist eine erste Flanke 22, die in der Ansicht der 1 rechts dargestellt ist, und eine zweite Flanke 24 auf. Ähnlich weist die zweite Umfangsspur 16 eine erste Flanke 22' und eine zweite Flanke 24' auf.
Die erste Umfangsspur 14 weist im Bereich 20 der Schaltzacke einen in axialer Richtung 28 verschiebbar gelagerten Schieber 25 auf. Der Schieber 25 weist einen Flankenabschnitt 26 auf, der vorzugsweise die Form einer Schaltzackenflanke hat, wobei der in Umfangsrichtung ausgebildete Teil des Flankenabschnitts 26 eine konstant wirkende Rückstellkraft auf den Schieber 25 sicherstellt, während sich die Walze in Richtung des Pfeils 13 bewegt. In Normalstellung liegt der Schieber 25 an einer Anschlagsfläche 29 eines Körpers 33 der Schaltwalze 10 an. Der Schieber 25 ist mit einer Einrichtung 30 zum Erzeugen einer Rückstellkraft gekoppelt.
Die Einrichtung 30 zum Erzeugen der Rückstellkraft kann beispielsweise eine (nicht dargestellte) Feder aufweisen, die in axialer Richtung 28 zusammengedrückt werden kann. In der Normalstellung des Schiebers 25 ist die Feder vorzugsweise entspannt oder nur leicht vorgespannt. Bei einer axialen Bewegung des Schiebers 25 von der Umfangsspur 14 weg wird die Feder gespannt, wodurch eine in axialer Richtung 28 wirkende Rückstellkraft erzeugt wird.
Es ist auch ein aktiv regelbares Steuerelement 31 einsetzbar, mit dem Hub, Hubgeschwindigkeit und Kraft des Schiebers 25 gesteuert werden.
In 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Schaltwalze 10' gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Schaltwalze 10' ist geschnitten dargestellt, um einen Einblick in das Innere der Schaltwalze 10' zu bekommen.
Merkmale, die zu denen in der 1 gezeigten Merkmalen gleich sind, werden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Die Mittel 30' in Form einer Druckfeder 32 zum Erzeugen der Rückstellkraft sind hier im Gegensatz zur 1 in einem Hohlraum 35 innerhalb des Gehäuses 33 der Schaltwalze 10' angeordnet. Der Schieber 25 weist eine Buchse auf, die an einer Führungsachse 34 axial beweglich gelagert ist. Der Flankenabschnitt 26 ist über einen radialen Vorsprung 39 mit der Buchse verbunden. Ferner weist die Schaltwalze 10' an einem axialen Ende einen Deckel 37 auf, der senkrecht zur Längsachse 12 orientiert ist und den Hohlraum 35 schließt.
Zwischen dem Deckel 37 und den radialen Vorsprüngen 39 ist eine Druckfeder 32, z.B. in Form einer Spiralfeder, angeordnet. Der Schieber 25 befindet sich in der Darstellung der 2 in seiner Normalstellung, d.h. an der Anschlagsfläche 29 (vgl. 1) anliegend. Die Feder 32 ist in dieser Stellung um einen gewissen Betrag vorgespannt.
Wird der Schieber 25 in axialer Richtung in Richtung des Deckels 37 bewegt, so wird die Feder 32 gespannt. Da der Deckel 37 am Gehäuse 33 der Schaltwalze 10' fixiert ist, baut sich eine Rückstellkraft auf, die entlang der Längsachse 12 vom Deckel 37 weg gerichtet ist. Diese Rückstellkraft versucht den Schieber 25 in die Normalstellung zurückzuzwingen.
Die 3a bis 3e zeigen verschiedene Phasen eines schematischen Schaltvorganges gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem der auszulegende Gang mittels einer Schaltwalze gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere den Schaltwalzen 10, 10' der 1 und 2, vorgespannt wird.
In den 3a bis 3e ist die Kreismantelfläche der Schaltwalze 10 bzw. 10' auf eine ebene Fläche projiziert. Der Pfeil 13' entspricht der Drehrichtung 13 der 1.
Ferner sind in den 3a bis 3e zwei Spurfolger S und Z dargestellt. Der Spurfolger S folgt der Umfangsspur 14 und ist dem auszulegenden Startgang zugeordnet. Der Spurfolger Z folgt der Umfangsspur 16 und ist dem einzulegenden Zielgang zugeordnet. Zur Vereinfachung der Darstellung bewegt sich nicht die Schaltwalze, sondern die Spurfolger Z und S bewegen sich in zu dem Pfeil 13' entgegengesetzter Richtung.
In 3a ist die Situation dargestellt, dass der Startgang eingelegt und der Zielgang ausgelegt ist. Auf ein Schaltsignal (nicht dargestellt) hin wird die Schaltwalze gemäß der Erfindung in Richtung des Pfeils 13' gedreht. Die Schaltzacke 20 des Startgangs beginnt (in Drehrichtung) räumlich vor der Schaltzacke 20' des Zielgangs.
Mit Hilfe einer gestrichelten Linie 41 ist die Form einer Flanke 22 der Umfangsspur 14 dargestellt, wie man sie im Stand der Technik vorfinden würde. Gemäß dem Stand der Technik würde die Flanke 22 gemäß der gestrichelten Linie 41 fortgesetzt werden, um in einen statischen Flankenabschnitt 26 überzugehen, der bei der vorliegenden Erfindung jedoch beweglich gelagert ist. Auch hier wäre die Schaltzacke 20 der Umfangsspur 14 räumlich vor der Schaltzacke 20' der Umfangsspur 16 angeordnet. Dadurch wird gewährleistet, dass ein Auslegen zeitlich vor einem Einlegen bei Drehung der Walze in Richtung des Pfeils 13' gewährleistet wird. Die rechte Flanke der Umfangsspur 14 bestünde dann nämlich aus einem durchgehenden Teil ohne eine beweglich gelagerte Flanke 26. Der Spurfolger S würde bei einer Drehung der Schaltwalze in Richtung des Pfeils 13' durch die statische Flanke 26 in der 3a nach links bewegt werden, was ein Auslegen zur Folge hätte. Danach würde der Spurfolger Z des Zielgangs auf Grund der Schaltzacke 20' ein Einlegen des Zielgangs verursachen.
Dabei ist das in der Erfindung beschriebene System, insbesondere die Feder, so ausführbar, dass ebenso ein Schaltablauf gemäß dem Stand der Technik – also mit vollständig geöffneter Hauptkupplung ohne Vorspannen des Startganges – möglich ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch in einem Bereich 36 der Schaltzacke der ersten Umfangsspur 14 ein in axialer Richtung beweglich gelagerter Schieber 25 vorgesehen. Der Bereich 36 umfasst die Schaltzacke 20 und Teile der Umfangsspur 14, die direkt an die Schaltzacke 20 anschließen. Bei einer Drehung der Schaltwalze in Richtung des Pfeils 13' wird der Spurfolger S also entlang der Flanke 22 der ersten Umfangsspur 14 in Rich tung des beweglich gelagerten Flankenabschnitts 26 des Schiebers 25 geführt.
Durch das Vorsehen des Schiebers 25 verbreitert sich effektiv gesehen die Spur 14 (vgl. auch 3c).
In 3b hat sich die Schaltwalze bereits soweit in Richtung des Pfeils 13' gedreht, dass der Spurfolger S den Flankenabschnitt 26 des Schiebers 25 berührt. Da der Startgang noch durch ein (Rest-)Moment beaufschlagt ist, wird der Startgang über eine Verzahnung des Kupplungskörpers und der Schaltmuffe gehalten. Dies bedeutet, dass sich der Spurfolger S (noch) nicht in der 3b nach links, d.h. in seine Neutralstellung, bewegen kann. Des Weiteren resultiert dies darin, dass der Spurfolger S seine ursprüngliche axiale Position beibehält und den Schieber 25 somit in Richtung eines Pfeils 40 bewegt.
Der Pfeil 40 ist in axialer Richtung, d.h. in der 3b nach rechts, von der Umfangsspur 14 weg orientiert. Durch die axiale Bewegung des Schiebers 25 baut sich eine Rückstellkraft F_R auf, die in zum Pfeil 40 entgegengesetzter Richtung orientiert ist. Diese Rückstellkraft F_R bewirkt die Vorspannkraft.
In 3c ist die Schaltwalze gemäß der vorliegenden Erfindung noch weiter in Richtung des Pfeils 13' gedreht worden. Der Schieber 25 wurde während der Drehung auf Grund seiner rampenartigen Ausgestaltung und der Bewegung des Spurfolgers S in Umfangsrichtung noch weiter in axialer Richtung 40 bewegt. Daraus resultiert eine noch größere Rückstellkraft F_R. Der Spurfolger S hat den Schieber 25 um den gesamten Auslegeweg 42 verschoben. Die in der Feder akkumulierte Energie ist jetzt maximal und entspricht mindestens der zur Auslegung des Startgangs erforderlichen Rückstell- bzw. Vorspannkraft.
Der Spurfolger Z des Zielganges hat sich in der Spur 16 axial in zur Richtung 40 entgegengesetzter Richtung bewegt, d.h. in Richtung der Reibposition (Synchronpunkt) der an den Spurfolger Z gekoppelten Synchronisiereinrichtung. Da sich diese Position in Folge von Verschleiß in der Synchronisiereinrichtung in zur Richtung 40 entgegengesetzter Richtung verschieben wird, ist an dem Schieber 25 in diesem Bereich ein in Umfangsrichtung geradliniger Teil des Flankenabschnitts 26 ausgebildet, der in diesem Bereich eine konstante Kraft F_R auf den Schieber 25 ausübt. Dieser gerade Teil kompensiert somit die toleranzbehaftete Lage des Reibpunktes (Synchronpunkt) der Synchronisiereinrichtung am Spurfolger Z bei gleichzeitiger konstanter Kraft F_R auf den Schieber 25.
Unmittelbar auf die in der 3c dargestellte Situation folgt eine Situation, wie sie in der 3d dargestellt ist. Die Schaltwalze gemäß der Erfindung hat sich nochmals geringfügig in Richtung des Pfeils 13' gedreht. Die Ganghaltekraft ist kleiner oder gleich der Gangvorspannkraft durch die Feder, so dass der Startgang ausgelegt und wenn nötig bis in eine Neutralposition 46 verschoben werden kann. In diesem Fall befindet sich der Schieber 25 wieder in seiner neutralen Stellung. Die durch die Feder akkumulierte F_R Rückstellkraft ist zum Auslegen des Startganges verwendet worden und kehrt somit wieder auf den Ausgangswert zurück.
Zum gleichen Zeitpunkt bleibt der Zielgang bzw. dessen Spurfolger Z im Synchronpunkt, bei dem der einzulegende Zielgang ein Antriebsmoment aufnimmt.
Anschließend wird bei weiterer Drehung der Walze der Spurfolger Z des Zielganges vollständig aufgrund der Führung entlang der Flanke 22' der zweiten Umfangsspur 16 in axialer Richtung, in der 3d nach links, verschoben, um den Zielgang vollständig einzulegen.
In der 3e ist die Situation gezeigt, bei der der Startgang vollständig ausgelegt und der Zielgang vollständig eingelegt ist.
4 zeigt einen Graphen, bei dem das getriebeausgangsseitige Antriebsmoment M_A gegen die Zeit t aufgetragen ist. Im Graphen der 4 sind drei Kurven f₁, f₂ und f₃ gezeigt.
Die Kurve f₁ (gestrichelte Linie) zeigt einen Schaltvorgang mit rein sequenzieller Schaltabfolge bei vollständig geöffneter Hauptkupplung. Der Kraftaufbau zum Auslegen des Startganges erfolgt nach dem vollständigen Öffnen der Hauptkupplung. Das Anfahren des Synchronpunktes des Zielganges erfolgt nach dem vollständigen Auslegen des Startganges. Dies spiegelt ein Schalten mit Zugkraftunterbrechung wieder.
Die Kurve f₂ (strichpunktierte Linie) zeigt einen Schaltvorgang mit überschneidender/parallel ausgeführter Schaltabfolge bei vollständig geöffneter Hauptkupplung. Der Kraftaufbau zum Auslegen des Startganges erfolgt vor dem vollständigen Öffnen der Hauptkupplung. Somit wird der Startgang vorgespannt ausgelegt.
Das Anfahren des Synchronpunktes des Zielganges erfolgt während des vollständigen Auslegens des Startganges und während dem vollständigen Öffnen der Hauptkupplung. Man erhält so ein Schalten mit verkürzter Zugkraftunterbrechung.
Die Kurve f₃ (durchgezogene Linie) zeigt einen Schaltvorgang mit überschneidender/parallel ausgeführter Schaltabfolge bei nicht bzw. nicht vollständig geöffneter Hauptkupplung. Der Kraftaufbau zum Auslegen des Startganges erfolgt bei nicht oder nicht vollständig geöffneter Hauptkupplung. Dies bedeutet, der Startvorgang wird vorgespannt ausgelegt. Das Anfahren des Synchronpunktes des Zielganges sowie der Aufbau eines Stütz-/Übergangmomentes am Zielgang erfolgt während des Vorspannens des Startganges. Somit ist die Hauptkupplung zu keiner Zeit vollständig geöffnet. Es erfolgt ein Schalten mit Zugkraftunterstützung.
Die Schaltwalze gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht somit Schaltvorgänge, die durch die Kurven f₁, f₂ sowie f₃ in 4 dargestellt sind.
In der 5 ist eine alternative Ausführungsform der Schaltwalze gemäß der Erfindung anhand eines weiteren Schaltvorgangs gezeigt, der im Detail in den 5a bis 5d dargestellt ist.
Die Schaltwalze gemäß der in der 5 gezeigten Ausführungsform unterscheidet sich von der Schaltwalze der 1 und 2 darin, dass die Umfangsspur 14, die den beweglichen Schieber 25 umfasst, eine sogenannte Auswurfsflanke A aufweist. Die Auswurfsflanke A ist Teil der Flanke 22 der Umfangsspur 14. Die Auswurfsflanke A schließt sich an den beweglich gelagerten Flankenabschnitt 26 bzw. des geradlinigen Bereiches des Flankenabschnitts des Schiebers 25 an und liegt im Bereich der Schaltzacke. Die Auswurfsflanke A dient zur Aktivierung einer Notauslegung des Startgangs bei einem Versagen bzw. einer Fehlfunktion des Schiebers 25.
Um das Getriebe nicht zu schädigen bzw. zu zerstören, dürfen niemals zwei Gänge gleichzeitig eingelegt sein. Die Auswurfsflanke A gewährleistet, dass, bevor der Zielgang eingelegt werden kann, der Startgang automatisch zwingend ausgeworfen wird.
In der 5a ist ein Zustand gezeigt, bei dem der Schieber 25 eine Fehlfunktion aufweist. Der Schieber 25 wurde zwar aus seiner Normalstellung in die Stellung bewegt, aus der normalerweise die Rückstellung aufgrund der akkumulierten Rückstellkraft erfolgt (vgl. 3d). Aufgrund eines Schadens, z.B. am Federelement (nicht dargestellt), wird aber hier die Rückstellkraft entweder nicht akkumuliert oder nicht ausgelöst.
Da die Schaltwalze jedoch weiter in der Drehrichtung 13' bewegt wird, der Startgang jedoch noch immer nicht ausgelegt ist, bewegt sich der Spurfolger S, wie in 5b dargestellt, in Richtung der Auswurfsflanke A. Die schaltzackenartig ausgebildete Auswurfsflanke A bewirkt nun, dass der Spurfolger S sich in Richtung eines Pfeils 44 bewegt. Der Pfeil 44 zeigt in Richtung des ausgelegten Zustands des Startgangs.
Ferner sieht man in der 5b, dass der Spurfolger Z des Zielgangs sich (räumlich) am Anfang der Schaltzacke in der zweiten Umfangsspur 16 befindet. Der Spurfolger Z wird aufgrund der Flanke 22' der Umfangsspur 16 in Richtung des eingelegten Zustands des Zielgangs gezwungen.
In der 5c hat sich die Schaltwalze noch ein kleines Stück weiter in Richtung des Pfeils 13' bewegt. Der Spurfolger S des Startgangs wird aufgrund der Auswurfsflanke A in Richtung des Pfeils 44 bewegt, d.h. er wird ausgelegt. Gleichzeitig wird auch der Spurfolger Z des Zielgangs in die Richtung des Pfeils 44 bewegt, um eingelegt zu werden.
Die 5d zeigt einen Zustand, bei dem der Startgang ausgelegt und der Zielgang eingelegt ist. Die Auswurfsflanke A hat bewirkt, dass der Startgang gerade noch rechtzeitig, bevor der Zielgang eingelegt wurde, ausgelegt wurde.
Auf diese Weise umfasst die Schaltwalze also eine Sicherung gegenüber einem gleichzeitigen Einlegen von zwei Gängen.
Wie man der 5d entnehmen kann, weist der Flankenabschnitt 26 des Schiebers 25 einen in Umfangsrichtung geradlinig verlaufenden Plateaubereich 26' auf.
Der Plateaubereich 26' dient vorzugsweise dazu, Toleranzen auszugleichen. Durch Verschleißerscheinungen wird sich die Lage des Synchronpunktes des Zielgangs verändern. Da sich der Plateaubereich 26' über eine gewisse Länge in Umfangsrichtung erstreckt, hat man somit einen Drehwinkelbereich gleicher Auslegekraft, innerhalb dessen der Synchronpunkt des Zielganges variieren darf.
Der Flankenabschnitt 26 ist vorzugsweise in axialer Richtung angeschrägt, wie aus den 3 und 5 ersichtlich. Die Anschrägung bewirkt, dass die Bewegung des Spurfolgers S in Umfangsrichtung bzw. die Bewegung der Schaltwalze in Umfangsrichtung eine Bewegung des Schiebers 25 in axialer Richtung bewirkt. Die axiale Bewegung des Schiebers 25 bewirkt, dass die für die Vorspannung erforderlich Rückstellkraft erzeugt wird.

Claims

Schaltwalze (10; 10') für ein Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Umfangsspur (14, 16) zum Einlegen und Auslegen eines Ganges des Getriebes, insbesondere einer Umfangsnut (14, 16), in die mindestens ein axial verschiebbarer Spurfolger (S, Z) eingreifen kann, wobei die Umfangsspur (14, 16) Flanken (22, 24) aufweist, an denen der Spurfolger (S, Z) geführt ist, wobei eine der Flanken (22) einen Abschnitt (26) aufweist, der aus seiner Normalstellung gegen eine Rückstellkraft (F_R) axial beweglich gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenabschnitt (26) angeordnet ist, um einen eingelegten Gang unter Vorspannung auszulegen.
Schaltwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkraft (F_R) mit zunehmender axialer Bewegung des beweglich gelagerten Flankenabschnitts (26) aus der Normalstellung heraus mit beliebigem Kennlinie-Charakter zunimmt.
Schaltwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenabschnitt (26) in Normalstellung gegenüber seiner zugeordneten Flanke (22) vorsteht.
Schaltwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spur (14, 16) zumindest eine Schaltzacke (20) aufweist, durch die ein Wechsel eines Ganges des Getriebes hervorrufbar ist, wobei der beweglich gelagerte Flankenabschnitt (26) räumlich im Wesentlichen im Bereich der Schaltzacke (20) angeordnet ist.
Schaltwalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der beweglich gelagerte Flankenabschnitt (26) die Form einer Schaltzackenflanke aufweist.
Schaltwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flankenabschnitt (A) der Spur (14, 16), der sich in Schaltrichtung an den beweglich gelagerten Flankenabschnitt (26) anschließt, als Auswurfabschnitt (A) ausgebildet ist.
Schaltwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsspur (14, 16) im Bereich des beweglich gelagerten Flankenabschnitts (26) in axialer Richtung verbreitert ist.
Schaltwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der beweglich gelagerte Flankenabschnitt (26) einem Schieber (25) zugeordnet ist, dem Mittel (30) zum Erzeugen der Rückstellkraft (F_R) zugeordnet sind.
Schaltwalze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (30) zum Erzeugen der Rückstellkraft (F_R) eine Feder (32) aufweisen.
Schaltwalze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkonstante der Feder (32) so gewählt ist, dass die Feder mindestens die Kraft aufnehmen kann, die zur axialen Bewegung des Spurfolgers (S, Z) erforderlich ist, um einen eingelegten Gang des Getriebes, insbesondere unter Teillast, auszulegen.
Schaltwalze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (30) zum Erzeugen der Rückstellkraft (F_R) ein Feder-Dämpfungssystem sind, das in Abhängigkeit von der Schaltzeit verschieden große Rückstellkräfte (F_R) erzeugt.
Schaltwalze nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (30, 30') zum Erzeugen der Rückstellkraft (F_R) innerhalb der Schaltwalze (10') vorgesehen sind.
Schaltwalze nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (30, 30') zum Erzeugen der Rückstellkraft (F_R) außerhalb der Schaltwalze (10) vorgesehen sind.
Schaltwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkraft (F_R) über ein weiteres Steuerelement (31) aktiv regelbar ist.
Schaltwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der beweglich gelagerte Flankenabschnitt (26) einen Plateaubereich (26') aufweist.
Schaltwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der beweglich gelagerte Flankenabschnitt (26) so ausgebildet ist, dass spätestens dann, wenn ein einzulegender Gang seinen Synchronpunkt erreicht, beim auszulegenden Gang die Rückstellkraft (F_R) ausreichend groß ist, um den auszulegenden Gang auszulegen.
Schaltwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der beweglich gelagerte Flankenabschnitt (26) so ausgebildet ist, dass er in axialer Richtung teilweise angeschrägt ist.
Verfahren zum Auslegen eines eingelegten Ganges eines Stufengetriebes eines Kraftfahrzeugs unter Vorspannung, das die folgenden Schritte aufweist: Drehen einer Schaltwalze (10; 10') des Stufengetriebes, wobei die Schaltwalze mindestens eine Umfangsspur (14, 16) zum Einlegen und Auslegen des Ganges, insbesondere eine Umfangsnut (14, 16), aufweist, in die mindestens ein axial verschiebbarer Spurfolger (S, Z) eingreift, wobei die Umfangsspur (14, 16) Flanken (22, 24) aufweist, an denen der Spurfolger (S, Z) geführt ist, und wobei eine der Flanken (22) einen Abschnitt (26) aufweist, der aus seiner Normalstellung gegen eine Rückstellkraft (F_R) axial beweglich gelagert ist und der angeordnet ist, um den Gang auszulegen, durch die Drehung der Schaltwalze, Aufbauen einer Rückstellkraft zum Erzeugen einer Vorspannkraft, um den eingelegten Gang auszulegen, indem der Flankenabschnitt (26) in axialer Richtung verschoben wird, und Verschieben des Spurfolgers zum Auslegen des eingelegten Ganges, indem der Flankenabschnitt (26) durch die aufgebaute Rückstellkraft (F_R) in axial entgegengesetzter Richtung in seine Normalstellung verschoben wird.