Die Erfindung betrifft eine Schaltbaugruppe zur Koppelung einer Antriebsbaugruppe mit einer Abtriebsbaugruppe. Eine derartige Schaltbaugruppe kann in einem Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug eingesetzt werden um beispielsweise von einem Gang in einen anderen Gang umzuschalten.

Gattungsgemässe Automatgetriebe sind allgemein bekannt. Beispielhaft soll hier auf die DE 20 21 543 A1 verwiesen werden, welche ein kombiniert hydrodynamisch - mechanisches Getriebe für Fahrzeuge mit Teilung der Traktionsleistung mittels eines Differentialgetriebes auf einen Kraftweg mit einem hydrodynamischen Wandler und einen parallel dazu liegenden mechanischen Kraftweg und mit einer Zusammenführung der Traktionsleistung auf einen gemeinsamen Kraftweg beschreibt. Dabei weist das Getriebe mechanische, wahlweise ein- und ausschaltbaren Übersetzungsstufen (Gänge) im hydrodynamischen und/oder mechanischen und/oder im gemeinsamen Kraftweg auf.

Üblicherweise werden in allen Automatgetrieben den so genannten Differentialwandlergetriebe (DIWA), mehrere Planetensätze verwendet. Diese Planetensätze werden in einem vorbestimmten festen Koppelschema miteinander verbunden. Mit Lamellen- kupplungen beziehungsweise Lamellenbremsen werden dann die verschiedenen Übersetzungen des Getriebes realisiert. Durch entsprechendes schalten der Lamellen von Kupplungen beziehungsweise Bremsen wird typischerweise erreicht, dass eine Schaltung erfolgen kann ohne das es zu einer Zugkraftunterbrechung kommt.

Den bekannten vielfältigen Vorteilen der Automatgetriebe stehen als Nachteil der hohe Bauteilaufwand an Planetensätzen und Lamellenkupplungen beziehungsweise Lamellenbremsen gegenüber.

Zu Behebung dieses Nachteils wird in der EP2 162 643 A1 ein Koppelschema vorgeschlagen, das genau einen Planetensatz hinter dem Wandler aufweist, wobei zwischen der Antriebsseite bzw. dem letzten Planetensatz und der Abtriebsseite bzw. der Abtriebswelle eine Klauenkupplung angeordnet ist, die auch als Schalteinheit bezeichnet werden kann, wobei die Schalteinheit ein Teil einer nicht näher offenbarten Schaltbaugruppe ist. Dieser Schaltbaugruppe werden auch die Synchronisationsmittel und die Betätigungsmittel der Klauenkupplung zugeordnet. Eine weitere Schaltbaugruppe mit Kupplung wird in der DE41 12 330 A1 offenbart.

Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, eine Schaltbaugruppe vorzuschlagen die dahingehend optimiert ist, dass ein platzsparender und kostengünstiger Einbau der Schaltbaugruppe zwischen einer Antriebsbaugruppe und einer Abtriebsbaugruppe in einem Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug ermöglicht wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Schaltbaugruppe gemäß Anspruch 1 und einem Automatgetriebe gemäß Anspruch 15 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Lösungsvarianten sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß wird eine Schaltbaugruppe zur Koppelung einer Antriebsbaugruppe mit einer Abtriebsbaugruppe in einem Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei die Antriebsbaugruppe und die Abtriebsbaugruppe um eine gemeinsame Getriebeachse A drehbar gelagert sind. Dabei umfasst die Schaltbaugruppe eine Schalteinheit, welche ebenfalls um die Getriebeachse A drehbar ist sowie axial verschiebbar und drehfest mit einer der Baugruppen gekoppelt ist, wobei die Schalt- einheit ein Element zur kraftschlüssigen und ein Kraftübertragungselement zur formschlüssigen Kopplung von Antriebsbaugruppe und Abtriebsbaugruppe umfasst.

Weiterhin ist die erfindungsgemäße Schaltbaugruppe derart aufgebaut, dass das Kraftübertragungselement zur formschlüssigen Kopplung in Bezug auf die Getriebeachse A in Radialrichtung gesehen außerhalb des Elements zur kraftschlüssigen Koppelung angeordnet ist.

Diese grundlegende Anordnung von formschlüssiger und reibschlüssiger Kopplung, zueinander ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau der Schaltbaugruppe im Getriebegehäuse, wobei in Bezug auf die Getriebeachse A in Radialrichtung gesehen so zu verstehen ist, dass die formschlüssige und reibschlüssige Kopplung auf zwei unterschiedlichen Durchmessern in Bezug auf die Getriebeachse A angeordnet sind. In einer bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Schalteinheit mit der Abtriebsbaugruppe drehfest gekoppelt ist.

Weiterhin kann das Kraftübertragungselement ringförmig ausgeführt sein, wobei das Element eine Innenverzahnung aufweist und weiterhin mit der Abtriebsbaugruppe über eine am Außendurchmesser angeordnete Schiebeverbindung drehfest gekoppelt ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das weitere Element ein Synchronisationsring, aufweisend zumindest zwei Reibflächen, ist.

In einer bevorzugten Ausführung kann die Antriebsbaugruppe ein Planetengetriebe umfassen. Dabei kann das Hohlrad des Planentengetriebes mit einem ersten Koppel- teil, aufweisend eine erste Gegenreibfläche, und der Planetenträger des Planetengetriebes mit einem zweiten Koppelteil, aufweisend eine zweite Gegenreibfläche, gekoppelt sein. Das Planetengetriebe kann über eine Bremse derart geschaltet werden, dass die Koppelteile und damit auch die Reibflächen vorteilhaft unterschiedliche Antriebsdrehzahlenbereiche abdecken können. Des Weiteren können die Koppelbauteile derart ausgeführt sein, dass diese jeweils eine am Außenumfang angebrachte Außenverzahnung aufweisen, die mit der Innenverzahnung an dem Kraftübertragungselement durch das axiale Verschieben der Schalteinheit in Eingriff bringbar sind.

In einer ersten vorteilhaften Ausführung können die Koppelbauteile ringförmige Bereiche aufweisen, wobei Gegenreibflächen alternativ an den innenliegenden oder außenliegenden Ringflächen angeordnet sind. Je nach Ausführung kann der Synchronisationsring so vorteilhaft entweder radial innerhalb oder außerhalb der ringförmigen Bereiche angeordnet sein.

Die Kopplung zwischen Schiebeverbindung und Synchronisationsring kann wie aus dem Stand der Technik bekannt ausgeführt sein. Je nach Anordnung der Gegenreibflächen müssen die Reibflächen am Synchronisationsring entsprechend innenliegend oder außenliegend angeordnet sein, so dass die Reibflächen beim Verschieben der Schiebeverbindung in Eingriff bringbar sind. Der grundsätzliche Ablauf der Synchronisation ist für beide Anordnungsvarianten gleich und allgemein aus dem Stand der Technik bekannt. Die Reibflächen sind also derart angeordnet, dass während der Verschiebung die Reibung zwischen den Reibflächen innnner größer wird und so dass Drehzahldifferenzen zwischen Antriebsseite und Abtriebsseite ausgeglichen werden.

Die Schalteinheit ist in zumindest drei Positionen bringbar, so dass zumindest folgende Verbindungen schaltbar sind. Eine drehfeste Verbindung zwischen Hohlrad und Abtriebsbaugruppe, eine drehfeste Verbindung zwischen Planetenträger und Abtriebseinheit oder eine Leerlaufstellung, bei der im Wesentlichen keine Drehmomentübertragung zwischen Antriebsseite und Abtriebsseite erfolgt. Im Wesentlichen bedeutet in diesem Fall, dass es im Leerlauf passieren kann, dass noch sehr geringe Drehmomente über die Synchronisationsringe übertragen werden könnten. Mittels einer Betätigungsvorrichtung kann die axiale Verschiebung der Schalteinheit umgesetzt werden. Dabei kann die Betätigungsvorrichtung mittels eines Betätigungselementes betätigt werden. Wobei das Betätigungselement beispielsweise ein Pneumatik- oder Hydraulikzylinder oder ein elektrisches Schaltelement sein kann. Je nach Platzverhältnis können also unterschiedliche Anordnungen und/oder Verschiebeme- chanismen zum Einsatz kommen.

In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Abtriebsbaugruppe eine Abtriebswelle, wobei die Schiebeverbindung an der Abtriebswelle angeordnet ist. Alle Bauteile der Schalteinheit können in dieser Ausführung vorteilhaft innerhalb der glockenhaften Ausführung der Antriebswelle untergebracht werden und die Betätigungsvorrichtung kann außerhalb der Glocke angeordnet werden, wobei das Verbindungselement von Schalteinheit und Betätigungsvorrichtung um die Glocke herum geführt wird.

In einer weiteren Ausführung kann die Abtriebswelle im Bereich der Schiebeverbindung zumindest einen Durchbruch aufweist, der derart ausgeführt ist, dass die Schalteinheit über den Durchbruch in der Antriebswelle mittels der Betätigungsvorrich- tung entlang der Schiebeverbindung verschiebbar ist.

Das erfindungsgemäße Automatgetriebe umfasst eine Antriebsbaugruppe, eine Abtriebsbaugruppe, die um eine gemeinsamen Getriebeachse A drehbar gelagert sind, und eine entsprechende der vorangehenden Beschreibung ausgeführte Schaltbaugruppe. Weiterhin umfasst die Antriebsbaugruppe ein Planetengetriebe, sodass über die Schaltbaugruppe wahlweise die Kopplung zwischen Hohlrad und Abtriebs- baugruppe, zwischen Planetenträger und Abtriebsbaugruppe oder eine Leerlaufstellung schaltbar ist.

Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Schaltbaugruppe und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh- rungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.

In diesen zeigen: die Anordnung der Schaltbaugruppe zwischen Antriebsbaugruppe und Abtriebsbaugruppe

Figur 2 eine erste Ausführung der Schaltbaugruppe

Figur 3 eine zweite Ausführung der Schaltbaugruppe Figur 4 eine alternative Anordnung der Reibflächen

Figur 5 eine alternative Schiebeverbindung

Figur 1 ist eine Skizze aus der die Anordnung der Schaltbaugruppe 1 zwischen Antriebsbaugruppe 2 und Abtriebsbaugruppe 3 hervorgeht. Die Darstellung umfasst nur die für die Erfindung wesentlichen Teile. Erfindungsunwesentliche Bauteile eines Automatgetriebes, wie z.B. der Eingangskorb mit Planetensätzen, Bremsen und Kupplungen wurden weggelassen. In der hier dargestellten Ausführung sind die Baugruppen 2, 1 , 3 in dem Getriebegehäuse rotationssymetrisch um die Getriebe- achse A angeordnet untergebracht, wobei die einzelnen Baugruppenabschnitte auch ineinander verschachtelt in das Getriebegehäuse eingebaut sein können.

Mittels der Schaltbaugruppe ist die Abtriebswelle 27 der Abtriebsseite 3 derart mit der Antriebsseite 2 koppelbar, dass unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse geschaltet werden können. Je nach Schaltung der Lamellenbremse 29 werden die mit dem Planetengetriebe 13 verbundenen Koppelteile 19, 20 mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben.

Zwischen den Koppelteilen 19, 20 und der Abtriebswelle 27 ist die Schaltbaugruppe 1 angeordnet. Diese umfasst einen Schalteinheit 5 die mittels einer Betätigungsvorrich- tung 25 in drei Schaltstellungen verschiebbar ist, wobei die Verschiebung entlang einer Schiebeverbindung 24 erfolgt. In Fig. 1 ist die Schalteinheit 5 in der Neutralstellung dargestellt. In dieser Stellung erfolgt keine Drehmomentübertragung zwischen Antriebsseite 2 und Abtriebsseite 3. Bei Betätigung der Schaltbaugruppe 1 wird die Schalteinheit 5 in eine der beiden weiteren Schaltstellungen geschoben. So kann wahlweise eine der folgenden Verbindungen geschaltet werden. Eine drehfeste Verbindung zwischen Hohlrad 14 und Abtriebsbaugruppe 3 und eine drehfesten Verbindung zwischen Planetenträger 13 und Abtriebseinheit 3. Die Schalteinheit 5 setzt sich im Wesentlichen aus einer Synchronisationseinheit, mit einem Synchronisationsring 7, und dem Kraftübertragungselement 8 zusammen, die über den Schieber 6 verbunden sind. Der Schieber 6 ist mit der Schaltvorrichtung 25 verbunden, die eine Schaltkraft aufbringt.

Bei einer Schaltung wird die Schalteinheit entlang der Schiebeverbindung 24 verscho- ben, so dass die Reibflächen 10a, b, 1 1 und 12, von Synchronisationsring 7 und Koppelbauteilen 19, 20 in Eingriff gebracht werden. Während des Verschiebens erhöht sich die Reibkraft zwischen den Reibflächen 10a, b, 1 1 und 12, so dass sich die Drehzahlen von Antriebsseite und Abtriebsseite aneinander angleichen können. Ist die Drehzahldifferenz klein genug kann eine weitere Verschiebung erfolgen, bei der das Kraftübertragungselement 8 auf eines der Koppelbauteile 19, 20 geschoben wird, so dass die Innenverzahnung des Kraftübertragungselementes 8 und eine der Aussen- verzahnungen 21 a oder 21 b ineinandergreifen und so eine formschlüssige Verbindung entsteht.

In Figur 2 ist eine erste Ausführung der Schaltbaugruppe 5 dargestellt. Die Ab- triebswelle 27 ist in dieser Ausführung an dem zur Schalteinheit 5 ausgerichteten Ende als Hohlwelle ausgeführt. Innerhalb dieses Hohlwellenabschnittes ist die Schaltbaugruppe 5 untergebracht. Die Betätigungsvorrichtung 25 ist außerhalb des Hohlwellenabschnittes angeordnet, wobei auf die genaue Darstellung des Betätigungsmittels 26 zur Ansteuerung der Schaltbaugruppe verzichtet wurde. Das Kraftübertragungselement 8 ist als Ringelement ausgeführt und ist über eine Schiebeverbindung 24 mit der Abtriebswelle 27 gekoppelt. Die Schiebeverbindung kann eine umlaufende Verzahnung oder auch eine andere formschlüssige Verbindung sein. An dem Kraftübertragungselement 8 ist mittig der Schieber 6 angeordnet, so dass Antriebs- und Abtriebsseitig ein Abschnitt der Innenverzahnung 22 bei der Verschiebung in die Außenverzahnungen 21 a, 21 b der Koppelbauteile 19, 20 eingreifen kann.

Weiterhin ist der Synchronring 7 mit dem Schieber 6 in einer Art und Weise gekoppelt, dass eine Synchronisation gewährleistet werden kann. Eine derartige Kopplung wie auch die spezielle Ausführung von Synchronring 7 und Schieber 6 ist aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, so dass auf eine weitere Ausführung verzichtet wird.

In der dargestellten Leerlaufstellung ist der Synchronring 7 mittig zwischen den Koppelbauteilen 19, 20 ausgerichtet und die Reibflächen 10a und 1 1 sowie 10b und 12 sind zueinander beabstandet, so dass kein Drehmoment übertragen werden kann. Weiterhin sind die Reibflächenebenen in einem leichten Winkel zur Achse A angeord- net, so dass bei der Verschiebung die Reibflächen keilförmig gegeneinander bewegt werden.

In Figur 3 ist eine zweite Ausführung der Schaltbaugruppe 5 dargestellt, die sich dadurch unterscheidet, dass die Betätigung der Schalteinheit über einen Ausschnitt in der Abtriebswelle erfolgt. Dabei kann ein Teilabschnitt des Schiebers 6, wie hier dargestellt, durch den Hohlwellenabschnitt der Abtriebswelle 27 ragen, an den dann direkt das Betätigungselement ankoppelt. Alternativ können über den Umfang verteilt mehrere Teilabschnitte des Schiebers 6 durch Ausschnitte im Hohlwellenabschnitt ragen und auch mehrere Betätigungselemente 26 vorgesehen sein. So kann vorteilhaft insbesondere ein Verkanten beim Synchronisieren vermieden werden. Figur 4 zeigt eine alternative Anordnung der Reibflächen zueinander bzw. eine alternative Anordnung des Synchronisationsrings 7. Die Koppelbauteile 19, 20 weisen in dieser Ausführung zusätzliche zylinderförmige Bereiche 17, 18 auf, an denen die Reibflächen 1 1 , 12 angeordnet sind. Die grundsätzliche Arbeitsweise bei der Synchronisierung ist in beiden Ausführungen identisch, wobei die bei der Drehung wirkende Zentrifugalkraft bei der Ausführung nach Fig. 1 bis 3 eher zu einer Verkleinerung des Leerlaufspaltes zwischen den Reibflächen führen könnte und bei der Anordnung entsprechend Fig 4 eher zu einer Vergrößerung des Leerlaufspaltes zwischen den Reibflächen führen könnte.

Figur 5 zeigt eine alternative Schiebeverbindung für die Schaltbaugruppe 5. In dieser Ausführung sind anstelle der Schiebeverzahnung 24 über den Umfang der Ab- triebswelle 27 verteilt Führungsstangen 30 vorgesehen. Der Schieber 6 kann wie hier dargestellt, entlang der Führungsstangen 30 verschoben werden, wobei die Betätigungsvorrichtung 26 ebenfalls an den Schieber 6 gekoppelt ist. Zur Stabilisierung der Führungsstangen 30 kann wie hier dargestellt ein Ring 31 vorgesehen sein.

Die Ausführung der Betätigungsvorrichtung 25 ist in allen Darstellungen symbolisch zu verstehen. Um ein Verkanten beim Verschieben zu vermeiden, können beispielsweise mehrere Kolben auf dem Umfang verteilt werden oder es kann ein Ringkolben verwendet werden.

Bezugszeichenliste

Schaltbaugruppe

Antriebsbaugruppe

Abtriebsbaugruppe

Automatgetriebe / (Gehäuse)

Schalteinheit

Schieber

Synchronisationsring

Kraftübertragungselement

Ringfläche

a ,b Reibfläche

, 12 Gegenreibfläche

Planetengetriebe

Hohlrad

Planetenträger

Sonnenrad

, 18 zylinderförmigen Bereiche, 20 Koppelbauteil

a , b Außenverzahnung

Innenverzahnung

Innenverzahnung

Schiebverbindung

Betätigungsvorrichtung

Betätigungselementes

Abtriebswelle

Durchbruch

Lamellenbremse

Führungsstangen

Ring