DE10002952A1 - Schalteinrichtung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Bei bekannten Schalteinrichtungen tritt eine Rastkontur einer mit einer verschieblichen und verdrehbaren Schaltwelle in Wirkverbindung mit einer federelastischen Rasteinrichtung. Bei einer Wählbewegung zur Anwahl einer Schaltgasse verändert sich das Kraftniveau der Rasteinrichtung. Dies hat eine Veränderung der Betätigungskräfte in unterschiedlichen Schaltgassen bei hiermit einhergehenden Einbußen des Bedienkomforts zur Folge. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind die den Schaltgassen entsprechenden Schaltkonturen an das erhöhte Kraftniveau angepaßt, so daß Abweichungen von Betätigungskräften für unterschiedliche Schaltgassen vermieden sind. DOLLAR A Schalteinrichtung für Getriebe von Kraftfahrzeugen mit mechanischer Kraftübertragung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 30 47 117 C2 ist eine Schalteinrichtung bekannt, bei der eine gemäß einem Fahrerwunsch um eine Achse verdrehbare sowie entlang der Achse verschiebbare Schaltwelle mit einem Rastkörper verbunden ist. Der Rastkörper weist in seinem radial außenliegenden Bereich eine mit der Schaltwelle bewegbare Rastkontur auf, die zur Erzeugung einer (Reaktions-)Kraft auf die Schaltwelle in Wirkverbindung mit einer Rasteinrichtung steht. Die Rasteinrichtung ist federelastisch ausgebildet und erzeugt eine vom Abstand des Kontaktbereiches der Rastkontur mit der Rasteinrichtung sowie dessen Neigung abhängige Kraft, die auf die Schaltwelle wirkt. Die Auswahl einer Schaltgasse erfolgt innerhalb einer Wahlgasse über eine Verdrehung der Schaltwelle. Bei der Verdrehung wird die Rasteinrichtung entlang einer Wahlkontur der Rastkontur bewegt. Infolge einer Veränderung des Kontaktbereiches der Rasteinrichtung mit der Wahlkontur wird der Abstand der Rasteinrichtung von der Achse verändert. Dies korrelliert mit einer Veränderung des Kraftniveaus der Rasteinrichtung und mit einer Veränderung der auf die Schaltwelle wirkenden Kräfte. Beim (anschließenden) durch ein axiales Verschieben der Schaltwelle eingeleiteten Schaltvorgang, welches mit einer Relativverschiebung der Rasteinrichtung entlang einer Schaltkontur einhergeht, sind infolge des veränderten Kraftniveaus die Betätigungskräfte für unterschiedliche Schaltgassen unterschiedlich. Dies hat Beeinträchtigungen des Bedienkomforts zur Folge.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung des Bedienkomforts für gattungsgemäße Schalteinrichtungen.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Schalteinrichtung die Merkmale des Anspruchs 1 auf.

Eine mittlere Kontur bildet für eine Schaltbewegung des Handschalthebels einen konstanten Widerstand. Die mittlere Kontur ergibt sich aus den Geometrien der Schaltorgane. Beispielsweise handelt es sich bei der mittleren Kontur um eine (annähernd) kreisförmige oder elliptische Kontur. Für die Schaltbewegung sollen aber von der Schaltbewegung (weg-) abhängige Widerstandskräfte erzeugt oder simuliert werden. Diese werden durch Abweichungen der Schaltkontur von der mittleren Kontur erzeugt. Für mit Schaltgassen korrespondierende Schaltkonturen, bei denen in der Wählgasse, insbesondere im Symmetriepunkt der Schaltkontur, ein höheres Kraftniveau der Rasteinrichtung oder der auf die Schaltwelle ausgeübten Kräfte vorliegt, sind die Abweichungen von der mittleren Kontur kleiner als für solche mit einem kleineren Kraftniveau. Auf diese Weise können die durch die Abweichungen erzeugten wegabhängigen Betätigungskräfte für unterschiedliche Schaltgassen angepaßt werden. Dies führt zu einer Verbesserung des Bedienkomforts. Der Verlauf der Schaltkonturen mit einem höheren Kraftniveau ist beispielsweise glatter als der der Schaltkonturen mit einem niedrigeren Kraftniveau.

Vorzugsweise sind die Steigungen der Schaltkontur mit einem höheren Kraftniveau kleiner als solche der korrespondierenden Bereiche der Schaltkonturen mit kleinerem Kraftniveau. Hierdurch kann eine gezielte Beeinflussung der in Umfangsrichtung der Schaltwelle wirkenden und bezüglich der Achse ein Moment auf die Schaltwelle ausübenden Kraft erfolgen.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen und der Beschreibung.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltwelle mit Rastkörper und Rasteinrichtung,

Fig. 2 einen Rastkörper mit Rastkontur,

Fig. 3 einen Teilschnitt des Rastkörpers bei Schnittführung in Umfangsrichtung der Achse der Schaltwelle mit einer (Wähl-)Kontur einer Wählgasse,

Fig. 4 einen Teilschnitt des Rastkörpers bei Schnittführung in Richtung der Achse der Schaltwelle mit einer (Schalt-)Kontur einer Schaltgasse und

Fig. 5 einen weiteren Teilschnitt des Rastkörpers bei Schnittführung in Richtung der Achse der Schaltwelle mit einer (Schalt-)Kontur einer Schaltgasse.

Fig. 1 zeigt eine Schaltwelle 10, die bewegbar entlang der Achse 11 und verdrehbar um diese gegenüber einem nicht dargestellten Gehäuse eines Getriebes gelagert ist. Die Betätigung der Schaltwelle 10 erfolgt entsprechend einem Schaltwunsch nach Maßgabe eines Fahrers über eine mechanische Verbindung eines Handschalthebels über Stellorgane mit der Schaltwelle 10. Die Schaltwelle 10 steht in an sich bekannter Weise in Wirkverbindung mit den Getriebestufen des Getriebes, beispielsweise mittels Schaltschwingen oder Schaltgabeln. Eine Wählbewegung zur Auswahl einer Schaltgasse, beispielsweise für die Schaltgassen 1/2, 3/4, 5/6 sowie einer Schaltgasse für einen Rückwärtsgang, erfolgt innerhalb einer Wählgasse durch ein Verdrehen der Schaltwelle. Die Schaltbewegung erfolgt in einer Schaltgasse durch eine Verschiebung der Schaltwelle 10 entlang der Achse 11.

Die Schaltwelle 10 ist fest mit einem Rastkörper 12 verbunden. Der Rastkörper 12 verfügt in seinem radial außenliegenden Bereich über eine gebirgsähnliche Rastkontur 13. Die Rastkontur 13 steht in Wirkverbindung mit einer Rasteinrichtung 14. Die Rasteinrichtung 14 erzeugt Kräfte auf die Schaltwelle, die in Richtung der Achse 11 und/oder in Umfangsrichtung der Achse 11 wirken. Die Kräfte dienen insbesondere zur Simulation oder Ausbildung von Schaltkräften.

Die Rastkontur 13 erstreckt sich in axialer Richtung der Achse 10 beabstandet von dieser sowie in Umfangsrichtung der Achse.

Die Rasteinrichtung 14 verfügt über einen Gleitkörper, der verschieblich und federelastisch mit einem Gehäuse 15 der Rasteinrichtung 14 verbunden ist. Im Folgenden ist der Gleitkörper beispielhaft als mit der Rastkontur 13 in Wälzkontakt stehende Rastkugel 16 ausgebildet. Das Gehäuse 15 der Rasteinrichtung 14 ist fest mit dem Gehäuse des Getriebes verbunden. Mit einer Veränderung des (radialen) Abstandes des Kontaktbereiches der Rastkugel 16 mit der Rastkontur 13 von der Achse 11 wird die Rastkugel 16 in radialer Richtung gegenüber dem Gehäuse 15 verschoben. Diese Verschiebung hat infolge der federelastischen Ausbildung der Rasteinrichtung 14 eine Änderung der Anpreßkraft der Rastkugel 16 an die Rastkontur und damit eine Veränderung der auf die Schaltwelle 10 wirkenden Kräfte und Momente zur Folge.

Bei einer Verdrehung der Schaltwelle gleitet die Rastkugel 16 entlang einer Wählkontur 17 zur Wahl mehrerer Schaltgassen. Bei einer Verschiebung der Schaltwelle 10 gleitet die Rastkugel 16 entlang einer Schaltkontur 18, 32. Die Wählkontur 17 erstreckt sich quer zu mindestens einer Schaltkontur 18. Die Wählkontur 17 und die Schaltkonturen 18, 32 sind innerhalb der Rastkontur 13 liegende Kurven. Die Schaltkonturen 18, 32 erstrecken sich in Richtung der Achse 11. Die Wählkontur 18 erstreckt sich in einer normal zur Achse 11 orientierten Ebene.

In einer in Fig. 3 dargestellten Ausgangslage ist die Rastkugel 16 in einer Auslangslage 19 der Wählkontur 17 angeordnet, die dem radial am geringsten von der Achse 11 beabstandeten Punkt der Wählkontur 17, deren Mitte oder einem Symmetriepunkt entspricht. Zwischen Rastkugel 16 und der Rastkontur 13 wirkt die (Normal-)Kraft 21. In dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kraft 21 in der Ausgangslage 19 minimal. Mit einer Verdrehung 22 der Schaltwelle 10 erhöht sich die (Anpreß-)Kraft 21. Bei geeigneter Wahl der Steigung(en) 23 der Wählkontur 17 außerhalb der Ausgangslage erzeugt die Rasteinrichtung 14 eine Rückstellkraft bzw. ein Rückstellmoment in Richtung der Ausgangslage 19, so daß durch diese eine Gleichgewichtslage der Schaltwelle 10 gegeben ist. Beim in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Abstand des Kontaktpunktes der Rastkugel 16 mit der Wählkontur 17 von der Achse 10 mit einer Bewegung aus der Ausgangslage 19 größer. Die Wählkontur 17 verfügt über einen beliebigen Verlauf, insbesondere über einen V-förmigen Verlauf mit einer Abrundung in dem Bereich der Ausgangslage oder in dem Übergangspunkt der Schenkel des V-förmigen Verlaufes.

Mit dem Erreichen einer Schaltgasse liegt die Rastkugel 16 auf einer Schaltkontur 18, 32. In diesen Positionen, also für vorgegebene Verdrehungen 22 der Schaltwelle 10, sind axiale Verschiebungen 24 der Schaltwelle 10 und des Rastkörpers 12 zum Schalten möglich. Bei der Verschiebung 24 bewegt sich die Rastkugel 16 entlang einer Schaltkontur 18, 32. Die Schaltkontur 18, 32 ist ungefähr W-förmig mit entsprechenden Abrundungen ausgebildet, wobei im Bereich der mittleren Spitze der W-förmigen Schaltkontur 18, 32 eine Vertiefung vorgesehen ist. Der tiefste Punkt (Minimum 25) der Vertiefung ist ein gemeinsamer Punkt der Schaltkontur 18, 32 und der Wählkontur 17 und bildet eine Gleichgewichtslage für Verschiebungen 24. Weitere Gleichgewichtslagen bilden die Minima 26, 27 der W- förmigen Schaltkontur 18, 32, die axial beabstandet von der vorgenannten Gleichgewichtslage (Minimum 25) angeordnet sind. Diese korrespondieren mit einem eingelegten Gang.

Bei einer Verschiebung 24 aus dem Minimum 25 müssen infolge des Anstieges der Schaltkontur 18, 32 bis zum Erreichen eines Maximums 28, 29 (erhöhte) Betätigungskräfte aufgebracht werden. Mit Überschreiten des Maximums 28, 29 wird die Schaltbewegung durch die Gestaltung der Schaltkontur 18, 32, insbesondere durch einen Abfall derselben in Richtung der gewünschten Gleichgewichtslage (Minimum 26, 27) unterstützt.

Von dem Minimum 25, der dem Beginn oder Ende der Schaltbewegung entspricht, in Richtung des Minimums 26, 27 verfügt die Schaltkontur 18, 32 bis zum Maximum 28, 29 über eine (maximale oder mittlere) Steigung 30 (< 0). Vom Maximum 28, 29 in Richtung des Minimums 26, 27 fällt die Schaltkontur 18, 32 ab mit einer Steigung 31 (< 0).

Die Wählkontur 17 ist vorzugsweise (punkt-)symmetrisch zur Ausgangslage 19 ausgebildet. Die Schaltkonturen 18, 32 sind vorzugsweise punktsymmetrisch zum Schnittpunkt mit der Wählkontur 17 oder dem Minimum 25 ausgebildet.

Eine Schaltkontur 18 (Fig. 4) verfügt über eine, insbesondere in dem Minimum 25, größere (Anpreß-)Kraft 21 als eine Schaltkontur 32 (Fig. 5). Mindestens eine der Steigungen 30, 31 der Schaltkontur 18 ist kleiner als die korrespondierende Steigung der Schaltkontur 32.

Der Abstand der Maxima 28, 29 der Schaltkontur 18 von der Achse 11 ist kleiner als der Abstand der Maxima 28, 29 der Schaltkontur 32. Vorzugsweise sind die Maxima 28, 29 der Schaltkontur 18 (in Richtung 24) geringer beabstandet als die Maxima der Schaltkontur 32.

Der Abstand der Minima 25, 26, 27 der Schaltkontur 18 von der Achse 11 ist größer als der Abstand der Minima 25, 26, 27 der Schaltkontur 32.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel korrespondiert eine Schaltkontur 32 mit der Schaltgasse 3/4 und ist in Umfangsrichtung zwischen den mit den Schaltgassen 1/2 und 5/6 korrespondierenden Schaltkonturen 18 angeordnet. Eine einem Rückwärtsgang entsprechende Schaltkontur kann entsprechend den Schaltkonturen 18 ausgebildet sein und in Umfangsrichtung außenliegend von den mit den Schaltgassen 1/2, 3/4 und 5/6 korrespondierenden Schaltkonturen angeordnet sein.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel korrespondiert die Ausgangslage 19 (eine stabile Gleichgewichtslage der Schaltwelle 10) ungefähr mit dem Minimum 25 der mit der Schaltgasse 3/4 korrespondierenden Schaltkontur 32.

Alternativ ist eine beliebige auf der Wählkontur 17 angeordnete Ausgangslage 19 möglich.

Vorzugsweise ist die Schaltkontur 18 in Umfangsrichtung der Achse 11 und/oder in radialer Richtung gegenüber der Schaltkontur 32 bei grundsätzlich ungefähr gleichem Verlauf gestaucht oder anders skaliert.

Claims (9)

1. Schalteinrichtung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges mit

• a) Schaltorganen zur mechanischen Übergabe eines Schaltwunsches vom Fahrer über einen Handschalthebel und Stellorgane an das Getriebe,
• b) einer gegenüber einer getriebegehäusefesten Achse (11) drehbar und verschiebbar gelagerten Schaltwelle (10), wobei bei einer Verdrehung der Schaltwelle (10) in einer Wähl­ gasse über zugeordnete Stellorgane eine Schaltgasse anwählbar ist und bei einer Verschiebung der Schaltwelle entlang der Achse (11) in einer Schaltgasse eine Schaltvorgang erfolgt,
• c) einem mit der Schaltwelle (10) bewegbaren Rastkörper (12), der über eine sich ungefähr axial zur und in Umfangsrichtung der Achse (11) erstreckende Rastkontur (13) verfügt, die Teilbereiche mit unterschiedlichen radialen Abständen von der Achse (11) aufweist und in der mit Schaltgassen korrespondierende Schaltkonturen (18, 32) sowie mindestens eine mit einer Wählgasse korrespondierende Wählkontur (17) liegen,
• d) einer Rasteinrichtung (14), die im Bereich der Wahlkontur (17) oder einer Schaltkontur (18, 32) in Wirkverbindung mit der Rastkontur (13) tritt und eine vom Abstand der Wahlkontur (17) oder einer Schaltkontur (18, 32) von der Achse (11) und/oder der Neigung der Wahlkontur (17) oder einer Schaltkontur (18, 32) im Kontaktbereich abhängige Kraft auf die Schaltwelle (10) ausübt, wobei
• e) die Wahlkontur (17) über einen von einer ersten Schalt­ kontur (32) in Richtung mindestens einer zweiten Schalt­ kontur (18) zunehmenden Abstand von der Achse (11) verfügt,

dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die zweite Schaltkontur (18) einer mittleren Kontur stärker angenähert ist als die erste Schaltkontur (32).

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontur (18) geringere Steigungen (30; 31) auf­ weist als korrespondierende Teilbereiche der Schaltkontur (32).

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Abstände der Maxima (28, 29) der Schaltkontur (32) von der Achse (11) größer sind als die Abstände der Maxima der Schaltkontur (18).

4. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Abstände der Minima (25, 26; 27) der Schaltkontur (32) von der Achse (11) kleiner sind als die Abstände der Minima der Schaltkontur (18).

5. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schaltgassen 1/2 und 5/6 zugeordneten Schaltkonturen (18) identisch und die der Schaltgasse 3/4 zugeordnete Schaltkontur (32) abweichend von der Schaltkontur (18) ausgebildet sind.

6. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgangslage (19) in der Schaltgasse 3/4 mit der Schaltkontur (32) liegt.

7. Schalteinrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontur (18) der Schaltgassen 1/2 und 5/6 über einen glatteren Verlauf verfügt als die Schaltkontur (32) der Schaltgasse 3/4.

8. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einer Schaltgasse für einen Rückwärtsgang korrespondierende Schaltkontur entsprechend den mit den Schaltgassen 1/2 und 5/6 korrespondierenden Schaltkonturen (18) ausgebildet ist.

9. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Schaltkontur (32) die Abstände der Maxima (28) und (29) voneinander größer sind als die Abstände der Maxima (28) und (29) der Schaltkontur (18).