DE10010040A1

DE10010040A1 - Stufenwechselgetriebe

Info

Publication number: DE10010040A1
Application number: DE2000110040
Authority: DE
Inventors: Gerhard Witte
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2001-09-06

Abstract

Ein Stufenwechselgetriebe, das insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist, ist mit einer eine Schaltwelle (1) und mindestens eine Schaltstange (2) als Schaltelemente umfassenden Vorrichtung zur getriebeinternen Übertragung von Wähl- und Schaltvorgängen versehen. Das Stufenwechselgetriebe weist eine Arretierungsvorrichtung zur Arretierung eines der Schaltelemente (1, 2) in mindestens einer einem geschalteten Gang entsprechenden Position auf, wobei die Arretierungsvorrichtung formschlüssig wirksam und elektrisch steuerbar ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stufenwechselgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer eine Schaltwelle und mindestens eine Schaltstange umfassenden Vorrichtung zur getriebeinternen Übertragung von Wähl- und Schaltvorgängen.

In Kraftfahrzeugen werden vielfach Stufenwechselgetriebe zur Anpassung der Übersetzung zwischen dem jeweiligen Antriebsmotor und einem zugeordneten Ausgleichsgetriebe verwendet, da sie relativ einfach aufgebaut sind und einen hohen Wirkungsgrad aufweisen. Stufenwechselgetriebe sind zumeist synchronisiert ausgebildet und können für eine manuelle oder eine automatisierte Schaltbetätigung vorgesehen sein. Die Anpassung des jeweiligen Stufenwechselgetriebes an aktuelle Betriebsbedingungen, insbesondere auch eine Vermeidung unzulässiger Drehzahlen des Antriebsmotors, erfolgt durch die Schaltung eines geeigneten Ganges, dem jeweils ein festes Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist. Hierzu wird bei einer manuellen Schaltung von einem Fahrer zunächst in einem Wählvorgang durch eine entsprechende Positionierung eines Schalthebels in einer Schaltkulisse eine von mehreren Schaltgassen gewählt, denen jeweils zwei Gänge, ggf. auch nur ein Gang, zugeordnet sind. In einem nachfolgenden Schaltvorgang wird der Schalthebel dann zum Einlegen des betreffenden Ganges in der zuvor gewählten Schaltgasse in die zugeordnete Gangposition bewegt. Die Wähl- und Schaltbewegungen werden über mechanische Umlenk- und Übertragungsbauteile zu dem Stufenwechselgetriebe übertragen und dort zumeist in eine Schaltwelle eingeleitet. Die Schaltwelle ist in dem Stufenwechselgetriebe axialverschiebbar und um ihre Längsachse drehbar gelagert. Ein Wählvorgang besteht getriebeintern darin, daß ein Schaltfinger der Schaltwelle mit einem Mitnehmer einer Schaltstange in Eingriff gebracht wird. Die Schaltstange weist eine permanent mit einer Schaltmuffe in Eingriff befindliche Schaltgabel auf, über die in einem Schaltvorgang durch eine Axialverschiebung der Schaltmuffe über eine vorgeschaltete Synchronisiervorrichtung der betreffende Gang durch Schließen einer zugeordneten Gangschaltkupplung geschaltet wird. Es gibt Stufenwechselgetriebe, bei denen eine Axialverschiebung der Schaltwelle einem Wählvorgang und eine Drehung der Schaltwelle einem Schaltvorgang zugeordnet ist; es sind jedoch auch Stufenwechselgetriebe bekannt, bei denen diese Zuordnung umgekehrt ist.

Aufgrund steigender Antriebsdrehmomente der Antriebsmotoren und gleichzeitig steigender Anzahl der Gangstufen, die besonders dem Betrieb der Antriebsmotoren in einem verbrauchsgünstigen Drehzahlbereich dienen, wächst bei nahezu konstantem Bauvolumen der Stufenwechselgetriebe die spezifische Belastung bestimmter Bauteile, wie z. B. von Zahnrädern, Wellen und Lagern. Trotz bekannter Vorkehrungen, wie beispielsweise Rastierungen an der Schaltwelle und an den Schaltstangen sowie Hinterschneidungen an den Klauen der Gangschaltkupplungen, kann es unter bestimmten Betriebsbedingungen, wie z. B. bei einem Auftreten von Lastspitzen oder auch bei Lastwechseln, zu einem unerwünschten Herausspringen eines zuvor korrekt geschalteten Ganges kommen.

In der DE 30 42 920 A1 wird eine Vorrichtung zum geschwindigkeitsabhängigen Sperren eines oder mehrerer Gänge eines Stufenwechselgetriebes von Kraftfahrzeugen beschrieben. Die Vorrichtung weist eine Steuerungselektronik auf, durch die ein geschwindigkeitsabhängiges Signal verarbeitbar und abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit eine mechanische Gangsperre aktivierbar ist. Die beschriebene Vorrichtung dient bevorzugt der Vermeidung einer versehentlichen Schaltung in den Rückwärtsgang. Zur Vermeidung eines Herausspringens eines geschalteten Ganges ist die Vorrichtung weder vorgesehen noch geeignet.

Aus der DE 196 28 642 A1 ist eine elektromechanische Schaltvorrichtung für Stufenwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen bekannt, bei der eine mit einem Schaltfinger versehene Betätigungshülse einerseits zur Durchführung von Wählvorgängen über einen Elektromagneten axialverschiebbar und andererseits zur Durchführung von Schaltvorgängen über einen Elektromotor drehbar angeordnet ist. Zur Verbindung des Elektromagneten und der Betätigungshülse ist ein Umlenkgetriebe mit einem Umlenkhebel vorgesehen. Der Umlenkhebel ist zur Vereinfachung der Steuerung der Wählvorgänge in Form einer Scheibe ausgebildet und weist an seinem Umfang eine stufenförmige Ausnehmung auf, in die ein elektromagnetisch betätigbarer Stift gesteuert in Eingriff gebracht werden kann. Durch die Flanken der stufenförmigen Ausnehmung sind die axialen Positionen der Betätigungshülse für die Schaltgasse des ersten und zweiten sowie für die Schaltgasse des dritten und vierten Ganges mechanisch vorgegeben, so daß eine relativ einfache Steuerungselektronik verwendet werden kann.

Die Schaltvorrichtung ist jedoch nicht zur Vermeidung eines Herausspringens eines geschalteten Ganges geeignet.

In der DE 295 12 705 U1 wird eine Schaltsperre für Kraftfahrzeuge mit Schaltgetriebe oder Automatikgetriebe als Diebstahlsperre vorgestellt. Die Schaltsperre besteht im wesentlichen aus einem Verriegelungsbolzen, der von einem Elektromagneten betätigbar ist und mit einer Vertiefung der Schaltwelle zusammenwirkt. Zur Erhöhung der Diebstahlsicherheit sind der Elektromagnet und eine zugeordnete elektronische Steuereinheit unter einer Panzerplatte innerhalb des Getriebes angeordnet und die Vertiefung der Schaltwelle als Längsnut ausgebildet. Ohne weitgehende Veränderungen ist die vorgestellte Schaltsperre nicht zur Vermeidung eines Herausspringens eines geschalteten Ganges nutzbar.

Schließlich wird in der DE 196 47 788 A1 eine Gangsperre für ein Schaltgetriebe offenbart, mit dessen Hilfe ein versehentliches Anfahren im Vorwärts- oder Rückwärtsgang durch ein ungewolltes Einlegen eines Ganges verhinderbar ist. Hierzu ist die Schaltwelle mittels eines in eine Vertiefung eines mit der Schaltwelle verbundenen Rastierelementes eingreifenden Sperrelementes in einer Neutralstellung haltbar. Das Sperrelement ist dabei vorzugsweise mittels einer elektromagnetischen Stelleinrichtung aus der Sperrstellung herausführbar, wenn von einem Steuergerät ein Fahrzeugstillstand oder das Unterschreiten einer Mindestfahrgeschwindigkeit sowie eine Betätigung des Kupplungspedales und/oder des Bremspedales sensiert wird. Auch die vorliegende Gangsperre zielt auf die bedingte Verhinderung einer Gangschaltung ab, die Sicherung eines geschalteten Ganges ist nicht beabsichtigt.

Es ergibt sich daher das Problem, ein Stufenwechselgetriebe, das mit einer eine Schaltwelle und mindestens eine Schaltstange umfassenden Vorrichtung zur getriebeinternen Übertragung von Wähl- und Schaltvorgängen versehen ist, mit einer einfachen und kostengünstigen Arretierungsvorrichtung auszustatten, mit der das Herausspringen eines geschalteten Ganges zuverlässig verhinderbar ist.

Das Problem wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß eine Arretierungsvorrichtung zur Arretierung eines der Schaltelemente, der Schaltwelle oder einer der Schaltstangen, in mindestens einer einem geschalteten Gang entsprechenden Position vorgesehen ist, wobei die Arretierungsvorrichtung formschlüssig wirksam und elektrisch steuerbar ausgebildet ist.

Dadurch, daß die Schaltwelle in einer einem geschalteten Gang entsprechenden Position über einen Schaltfinger, einen mit dem Schaltfinger momentan in Eingriff befindlichen Mitnehmer einer zugeordneten Schaltstange, eine mit der Schaltstange verbundene Schaltgabel, eine mit der Schaltgabel permanent in Eingriff befindliche Schaltmuffe, und eine dem geschalteten Gang zugeordnete Synchronisiervorrichtung mit der betreffenden momentan geschlossenen Gangschaltkupplung in Verbindung steht, ist das Herausspringen des betreffenden Ganges durch eine formschlüssige Arretierung der Schaltwelle zuverlässig verhinderbar. Durch die elektrische Steuerbarkeit ergibt sich eine kurze Ansprechzeit, d. h. die Arretierungsvorrichtung kann schnell geschlossen und geöffnet werden, so daß sich im Vergleich zu einem Stufenwechselgetriebe ohne Arretierungsvorrichtung keine merklichen Verzögerungen bei der Durchführung von Wähl- und Schaltvorgängen ergeben. Die Auslösung der Betätigung der Arretierungsvorrichtung erfolgt zweckmäßigerweise über einen im Schalthebel angeordneten Sensor, und zwar derart, daß bei eingelegtem Gang nach einem Loslassen des Schalthebels eine Arretierungssperre geschlossen und nach einem Ergreifen des Schalthebels geöffnet wird. Aufgrund eines einfachen mechanischen Aufbaus und einfacher steuerungstechnischer Zusammenhänge ist die erfindungsgemäße Arretierungsvorrichtung relativ einfach und kostengünstig herstellbar.

In ähnlicher Weise ist ein geschalteter Gang aber auch dadurch zuverlässig gegen ein Herausspringen sicherbar, daß die dem Gang zugeordnete Schaltstange in der betreffenden Position formschlüssig und elektrisch steuerbar arretiert wird. Da in einem Stufenwechselgetriebe mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang mindestens drei Schaltstangen vorhanden sind, nämlich eine pro Schaltgasse, sind entsprechend viele Arretierungssperren mit zugeordneten Stellantrieben erforderlich. Andererseits brauchen die Schaltstangen im Gegensatz zu der Schaltwelle jeweils nur gegen eine Axialverschiebung gesichert zu werden. Im übrigen ist bei einer Arretierung einer Schaltstange der Übertragungsweg bis zur zugeordneten Gangschaltkupplung kürzer, so daß die Gesamtanordnung präziser und weniger verschleißanfällig funktioniert. In Funktion und Wirkungsweise ist die zweite Lösung gegenüber der ersten Lösung als im wesentlichen gleichwertig anzusehen.

Zur Realisierung der formschlüssig wirksamen Arretierungsvorrichtung umfaßt diese vorteilhaft eine mit der Schaltwelle oder der Schaltstange fest verbundene Arretierungshülse und ein gehäuseseitig gelagertes Sperrelement, wobei der geschaltete Gang durch einen Eingriff des Sperrelementes in eine Ausnehmung der Arretierungshülse arretierbar ist. Durch die Verwendung einer mit einer Ausnehmung versehenen Arretierungshülse wird die Schaltwelle bzw. die Schaltstange in ihrer Festigkeit nicht beeinträchtigt und kann ggf. bis auf Bohrungen zur Verschraubung oder Versplintung der Arretierungshülse weitgehend unverändert belassen werden.

Dabei kann das Sperrelement in einem mit der Ausnehmung der Arretierungshülse in Eingriff bringbaren Bereich als Bolzen, und die Ausnehmung der Arretierungshülse als Bohrung ausgebildet sein. Eine derartige Anordnung ist preisgünstig produzierbar, da die Bauteile im wesentlichen als Drehteile herstellbar sind. Eine Anwendung von Bolzen und Bohrungen empfiehlt sich besonders bei einer Arretierung der Schaltwelle, da diese vorteilhaft sowohl gegen eine Verdrehung als auch gegen eine Axialverschiebung gesichert wird. Eine Anwendung ist jedoch auch bei einer Arretierung der Schaltstangen möglich, auch wenn in diesem Fall nur eine Sicherung gegen eine Axialverschiebung erforderlich ist.

Daher kann das Sperrelement bei einer Arretierung der Schaltstange alternativ auch in einem mit der Ausnehmung der Arretierungshülse in Eingriff bringbaren Bereich als Gabel, und die Ausnehmung der Arretierungshülse als Ringnut ausgebildet sein.

Zur Erleichterung des Eingriffes des Sperrelementes in die Ausnehmung der Arretierungshülse kann das Sperrelement und/oder die Ausnehmung eine Verrundung und/oder eine Phase aufweisen. Hierdurch werden Fehlfunktionen der Arretierungsvorrichtung vermieden, die beispielsweise von montage- oder verschleißbedingten Fluchtungsfehlern herrühren können.

Zum Antrieb des Sperrelementes kann dieses mit einem Elektromagneten in Verbindung stehen, wobei das Sperrelement vorteilhaft mittels des Elektromagneten aus einer Ruheposition in eine mit der Ausnehmung der Arretierungshülse in Eingriff befindliche Sperrposition bringbar ist. Dabei wird unter der Ruheposition die Lage des Sperrelementes verstanden, in der sich das Sperrelement sicher außer Eingriff mit der Ausnehmung der Arretierungshülse befindet. Gegenüber hydraulischen und pneumatischen Stellantrieben ist ein Elektromagnet preiswerter herstellbar, einfacher steuerbar, und weist ein schnelleres Ansprechverhalten auf.

Das Sperrelement kann zur Unterstützung der Haltekraft des Elektromagneten auch mit einem Permanentmagneten versehen sein. Dies ermöglicht auch eine Verwendung eines kleineren und leichteren Elektromagneten.

Zweckmäßig steht das Sperrelement mit einem Federelement in Verbindung, so daß das Sperrelement mittels des Federelementes passiv aus der Sperrposition in die Ruheposition bringbar und in der Ruheposition haltbar ist. Das Federelement ist sinnvoll derart ausgebildet und angeordnet, daß das Sperrelement bei stromlosem Elektromagneten, z. B. bei einem störungsbedingten Stromausfall, sicher in der Ruheposition gehalten wird. Der geschaltete Gang ist dann zwar nicht sicherbar, aber das Stufenwechselgetriebe uneingeschränkt schaltbar.

Das Sperrelement kann jedoch auch durch eine Umkehrung der Stromflußrichtung des Elektromagneten aktiv aus der Sperrposition in die Ruheposition bringbar sein. Bei Vorhandensein eines Federelementes wird dieses bei der Rückführung des Sperrelementes unterstützt und damit das Ansprechverhalten der Arretierungsvorrichtung bei der Entriegelung des geschalteten Ganges verbessert.

In einer erweiterten Ausführungsform der Arretierungsvorrichtung kann das betreffende Schaltelement in einer Schaltschutz- und/oder einer Referenzposition arretierbar sein. Die Schaltschutzposition kann beispielsweise eine Position der Schaltwelle bzw. der betreffenden Schaltstange sein, die der Neutralposition derjenigen Schaltgasse entspricht, der der Rückwärtsgang zugeordnet ist. Durch eine Arretierung des Schaltelementes in dieser Position ist ein unzulässiges Einlegen des Rückwärtsganges, beispielsweise bei einem vorwärtsrollendem Kraftfahrzeug, zuverlässig verhinderbar. In gleicher Weise kann die Arretierungsvorrichtung auch genutzt werden, um das Schaltelement in einer Referenzposition zu arretieren. Die Referenzposition, die sowohl eine einem geschalteten Gang entsprechende Position als auch eine beliebige Zwischenposition des Schaltelementes sein kann, wird vorteilhaft zu Montage- und Justierarbeiten an der getriebeexternen Schaltübertragung eingestellt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Eine Arretierungsvorrichtung zur Arretierung einer Schaltwelle in einem Längsschnitt,

Fig. 2: ein Schaltschema,

Fig. 3: eine Arretierungsvorrichtung zur Arretierung einer Schaltstange in einem Längsschnitt, und

Fig. 4: eine Arretierungsvorrichtung zur Arretierung einer Schaltstange in einem Querschnitt.

In der Fig. 1 sind die für die Erfindung wesentlichen Bauteile eines Stufenwechselgetriebes in einem Längsschnitt schematisch dargestellt. Das Stufenwechselgetriebe ist mit einer Schaltwelle 1 und einer Schaltstange 2 versehen, die in der dargestellten Stellung über einen wellenseitigen Schaltfinger 3 und einen stangenseitigen Mitnehmer 4 formschlüssig miteinander in Verbindung stehen. Die Schaltwelle 1 ist in Lagern 5a, 5b, wie durch einen Längsbewegungspfeil 6 angedeutet, axialverschiebbar und, wie durch einen Rotationspfeil 7 gekennzeichnet, um ihre Längsachse 8 drehbar gelagert. Die Schaltstange 2, deren Längsachse 9 im wesentlichen senkrecht zur Längsachse 8 der Schaltwelle 1 und zur Zeichenebene verläuft, ist axialverschiebbar gelagert und weist in einer axialen Entfernung von dem Mitnehmer 4 eine Schaltgabel 10 auf. Auf der Schaltwelle 1 ist als Bestandteil einer Arretierungsvorrichtung erfindungsgemäß eine Arretierungshülse 11 angeordnet, die mehrere Arretierungsbohrungen BR, B1-B5 aufweist, von denen aufgrund ihrer Anordnung in dem Längsschnitt von Fig. 1 nur drei sichtbar sind, nämlich B1, B3 und B5. Als weiterer Bestandteil der Arretierungsvorrichtung ist erfindungsgemäß ein Sperrelement 12 vorgesehen, das im vorliegenden Beispiel im wesentlichen als Bolzen 13 ausgebildet ist. Der Bolzen 13 ist, wie durch einen Längsbewegungspfeil 14 angedeutet, axialbeweglich in einer Gehäusewand 15 des Stufenwechselgetriebes gelagert, wobei die Axialbewegung durch einen Anschlagbund 16 sowohl in Richtung auf die Schaltwelle 1 als auch in Richtung auf die Gehäusewand 15 begrenzt ist. Der Bolzen 13 weist an seinem inneren Ende 17 einen Durchmesser 18 auf, der mit den Arretierungsbohrungen BR, B1-B5 bzw. deren Durchmessern korrespondiert. Weiter außen umfaßt der Bolzen 13 einen Schaft 19 und einen Federteller 20. Zwischen dem Federteller 20 und der Gehäusewand 15 sind ein Elektromagnet 21 und ein als Schraubenfeder ausgebildetes Federelement 22 angeordnet.

Dem vorliegenden Stufenwechselgetriebe liegt beispielhaft ein Schaltschema 23 nach Fig. 2 mit einem Rückwärtsgang R und fünf Vorwärtsgängen G1-G5, drei Schaltgassen 24a-24c, sowie einer Quergasse 25 zugrunde. Demzufolge weist das in Fig. 1 abgebildete Stufenwechselgetriebe drei Schaltstangen mit jeweils einer Schaltgabel auf, von denen aber nur die dem zweiten und dritten Vorwärtsgang G2 und G3 zugeordnete Schaltstange 2 mit der zugeordneten Schaltgabel 10 dargestellt ist. Aufgrund der Anordnung der Schaltwelle 1 und der Schaltstangen ist jeweils ein Wählvorgang einer Axialverschiebung 6 und ein Schaltvorgang einer Drehung 7 der Schaltwelle 1 zugeordnet. In einem Wählvorgang wird einer von ggf. mehreren wellenseitigen Schaltfingern in Eingriff mit einem Mitnehmer einer der vorhandenen Schaltstangen gebracht und somit die Schaltwelle 1 formschlüssig mit der betreffenden Schaltstange verbunden. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich um die Schaltstange 2, die über den Schaltfinger 3 und den Mitnehmer 4 mit der Schaltstange 2 in Verbindung steht. Bei einer Drehung 7 der Schaltwelle 1 wird die Schaltstange 2 axial verschoben und somit einer der beiden zugeordneten Gänge G2, G3 über die Schaltgabel 10 und eine Schaltmuffe sowie eine Synchronisiervorrichtung, die nicht abgebildet sind, durch das Schließen einer zugeordneten Gangschaltkupplung geschaltet.

In der Darstellung von Fig. 1 befinden sich die Schaltwelle 1 und die Schaltstange 2 in Positionen, bei denen der der dritte Vorwärtsgang G3 geschaltet bzw. eingelegt ist. Der Bolzen 13 befindet sich, betätigt durch den Elektromagneten 21 gegen die Rückstellkraft des Federelementes 22, mit seinem inneren Ende 17 in Eingriff mit der Arretierungsbohrung B3 der Arretierungshülse 11. Dadurch ist sowohl die Schaltwelle 1 als auch die Schaltstange 2 formschlüssig arretiert und somit eine Öffnung der dem dritten Vorwärtsgang G3 zugeordneten Gangschaltkupplung unmöglich. Der dritte Vorwärtsgang G3 ist damit gegen ein Herausspringen gesichert.

Durch die erfindungsgemäße Arretierungsvorrichtung ist ein Stufenwechselgetriebe mit relativ einfachen Mitteln zuverlässig gegen ein Herausspringen eines geschalteten Ganges sicherbar, wobei eine Anwendung auch bei einem Stufenwechselgetriebe möglich ist, bei dem die Zuordnung von Wähl- und Schaltvorgängen einerseits und Längs- und Drehbewegungen der Schaltwelle andererseits gegenüber dem Beispiel von Fig. 1 umgekehrt ist.

Durch die Verwendung der Arretierungshülse 11 wird eine Beeinträchtigung der Festigkeit der Schaltwelle 1 durch die Bohrungen BR, B1-B5 vermieden und eine gute räumliche Auflösung in Umfangsrichtung, d. h. eine höhere Präzision der Arretierungsvorrichtung erreicht. Durch die Verwendung des Elektromagneten 21 als Stellantrieb ergibt sich ein geringer steuerungstechnischer Aufwand und ein gutes Ansprechverhalten. Bei stromlosem Elektromagneten 21 kehrt der Bolzen 13 aufgrund der Rückstellkraft des Federelementes 22 selbsttätig in eine entsperrte Ruheposition zurück, so daß auch im Hinblick auf mögliche Störungen eine hohe Funktionssicherheit gegeben ist. Die Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung könnte über ein Steuergerät erfolgen, das einerseits über Positionssensoren die momentane Lage der Schaltwelle 1 erfaßt und andererseits, beispielsweise über einen Sensor an einem Handschalthebel, eine Wähl- und Schaltaktivität des Fahrers registriert. Befindet sich die Schaltwelle 1 in einer einem geschalteten Gang R, G1-G5 zugeordneten Position und hat der Fahrer den Handschalthebel losgelassen, sollte der Bolzen 13 in die in Fig. 1 dargestellte arretierte Lage gebracht werden, wogegen er bei einer Berührung des Handschalthebels wieder in die Ruheposition gebracht werden sollte.

In den Fig. 3 und 4 ist eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Stufenwechselgetriebes schematisch dargestellt, wobei die Fig. 3 die für die Erfindung wesentlichen Bauteile in einem Längsschnitt III-III und die Fig. 4 die entsprechenden Bauteile in einem Querschnitt IV-IV zeigt. Im vorliegenden Beispiel sind die Bauteile bis auf diejenigen der Arretierungsvorrichtung identisch mit den zuvor anhand von Fig. 1 beschriebenen Bauteilen. Demzufolge ist das Stufenwechselgetriebe auch hier mit einer Schaltwelle 1 und einer Schaltstange 2 versehen, die in der dargestellten Stellung über einen wellenseitigen Schaltfinger 3 und einen stangenseitigen Mitnehmer 4 formschlüssig miteinander in Verbindung stehen. Die Schaltwelle 1 ist wiederum in Lagern 5a, 5b axialverschiebbar und um ihre Längsachse 8 drehbar gelagert. Die Schaltstange 2, deren Längsachse 9 im wesentlichen senkrecht zur Längsachse 8 der Schaltwelle 1 verläuft, ist, wie durch einen Längsbewegungspfeil 26 in Fig. 4 gekennzeichnet, axialverschiebbar gelagert und weist axial entfernt von dem Mitnehmer 4 eine Schaltgabel 10 auf. Anders als in Fig. 1 ist hier erfindungsgemäß eine Arretierungshülse 27 auf der Schaltstange 2 angeordnet, die zwei Ringnuten N2, N3 aufweist. Desweiteren ist erfindungsgemäß ein Sperrelement 28 vorgesehen, das im vorliegenden Beispiel in einem äußeren Bereich 29 als Bolzen 30 ausgebildet ist. Das Sperrelement 28 ist, wie durch einen Längsbewegungspfeil 31 angedeutet, axialbeweglich in einer Gehäusewand 32 des Stufenwechselgetriebes gelagert, wobei die Axialbewegung durch einen Anschlagbund 33 in Richtung auf die Gehäusewand 32 begrenzt ist. Das Sperrelement 28 weist an seinem inneren Ende 34 eine Gabel 35 auf, die mit den Ringnuten N2, N3 korrespondiert. In dem äußeren Bereich 29 umfaßt das Sperrelement 28 wiederum einen Schaft 36 und einen Federteller 37, wobei zwischen dem Federteller 37 und der Gehäusewand 32 ein Elektromagnet 38 und ein als Schraubenfeder ausgebildetes Federelement 39 angeordnet sind.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Arretierungsvorrichtung ist im Prinzip die gleiche wie zuvor schon anhand von Fig. 1 beschrieben, jedoch wird im vorliegenden Fall nicht die Schaltwelle 1 sondern die betreffende Schaltstange 2 zur Sicherung des geschalteten Ganges formschlüssig arretiert. In der Darstellung von Fig. 3 und Fig. 4 ist der dritte Vorwärtsgang G3 eingelegt (vgl. Fig. 2) und dadurch gegen ein Herausspringen gesichert, daß die dem zweiten und dritten Gang G2, G3 zugeordnete Schaltstange 2 in der entsprechenden Position mittels des mit der Ringnut N3 der Arretierungshülse 27 in Eingriff befindlichen Sperrelementes 28 gegen eine Axialverschiebung 26 gesichert ist, wodurch ein Öffnen der zugeordneten Gangschaltkupplung unmöglich ist. Die vorliegende Lösung der Arretierung der Schaltstangen ist im Prinzip gleichwertig zu der zuvor anhand von Fig. 1 beschriebenen Arretierung der Schaltwelle 1. Aufgrund mehrerer vorhandener Schaltstangen sind entsprechend viele Arretierungshülsen und Sperrelemente erforderlich. Andererseits brauchen die Schaltstangen im Gegensatz zu der Schaltwelle 1 nur gegen eine Axialverschiebung gesichert zu werden, was die Gestaltung der Arretierungshülsen vereinfacht. Desweiteren hat die Arretierung der Schalstangen aufgrund eines kürzeren Übertragungsweges zu den Schaltkupplungen den Vorteil einer präziseren Arretierungsvorrichtung bei gleicher Fertigungsgenauigkeit.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Schaltwelle

2

Schaltstange

3

Schaltfinger

4

Mitnehmer

5

a Lager

5

b Lager

6

Längsbewegungspfeil, Axialverschiebung

7

Rotationspfeil, Drehung

8

Längsachse (der Schaltwelle)

9

Längsachse (der Schaltstange)

10

Schaltgabel

11

Arretierungshülse

12

Sperrelement

13

Bolzen

14

Längsbewegungspfeil, Axialverschiebung

15

Gehäusewand

16

Anschlagbund

17

inneres Ende

18

Durchmesser

19

Schaft

20

Federteller

21

Elektromagnet

22

Federelement

23

Schaltschema

24

a Schaltgasse

24

b Schaltgasse

24

c Schaltgasse

25

Quergasse

26

Längsbewegungspfeil, Axialverschiebung

27

Arretierungshülse

28

Sperrelement

29

äußerer Bereich

30

Bolzen

31

Längsbewegungspfeil, Axialverschiebung

32

Gehäusewand

33

Anschlagbund

34

inneres Ende

35

Gabel

36

Schaft

37

Federteller

38

Elektromagnet

39

Federelement
B1 Arretierungsbohrung für ersten Vorwärtsgang
B2 Arretierungsbohrung für zweiten Vorwärtsgang
B3 Arretierungsbohrung für dritten Vorwärtsgang
B4 Arretierungsbohrung für vierten Vorwärtsgang
B5 Arretierungsbohrung für fünften Vorwärtsgang
BR Arretierungsbohrung für Rückwärtsgang
G1 erster Vorwärtsgang
G2 zweiter Vorwärtsgang
G3 dritter Vorwärtsgang
G4 vierter Vorwärtsgang
G5 fünfter Vorwärtsgang
N2 Ringnut für zweiten Vorwärtsgang
N3 Ringnut für dritten Vorwärtsgang
R Rückwärtsgang

Claims

1. Stufenwechselgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer eine Schaltwelle (1) und mindestens eine Schaltstange (2) als Schaltelemente umfassenden Vorrichtung zur getriebeinternen Übertragung von Wähl- und Schaltvorgängen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Arretierungsvorrichtung zur Arretierung eines der Schaltelemente (1, 2) in mindestens einer einem geschalteten Gang (G3) entsprechenden Position vorgesehen ist, wobei die Arretierungsvorrichtung formschlüssig wirksam und elektrisch steuerbar ausgebildet ist.

2. Stufenwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierungsvorrichtung eine mit dem Schaltelement (1, 2) fest verbundene Arretierungshülse (11, 27) und ein gehäuseseitig gelagertes Sperrelement (12, 28) umfaßt, wobei der geschaltete Gang (G3) durch einen Eingriff des Sperrelementes (12, 28) in eine Ausnehmung der Arretierungshülse (11, 27) arretierbar ist.

3. Stufenwechselgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (12) in einem mit der Ausnehmung der Arretierungshülse (11) in Eingriff bringbaren Bereich als Bolzen (13), und daß die Ausnehmung der Arretierungshülse (11) als Bohrung (BR, B1-B5) ausgebildet ist.

4. Stufenwechselgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (28) in einem mit der Ausnehmung der Arretierungshülse (27) in Eingriff bringbaren Bereich als Gabel (35), und daß die Ausnehmung der Arretierungshülse (27) als Ringnut (N2, N3) ausgebildet ist.

5. Stufenwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung der Arretierungshülse (11, 27) und/oder das Sperrelement (12, 28) zur Erleichterung des Eingriffes eine Verrundung und/ oder eine Phase aufweist.

6. Stufenwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (12, 28) mit einem Elektromagneten (21, 38) in Verbindung steht, und daß das Sperrelement (12, 28) mittels des Elektromagneten (21, 38) aus einer Ruheposition in eine mit der Ausnehmung der Arretierungshülse (11, 27) in Eingriff befindliche Sperrposition bringbar ist.

7. Stufenwechselgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (12, 28) zur Unterstützung der Haltekraft des Elektromagneten (21, 28) mit einem Permanentmagneten versehen ist.

8. Stufenwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (12, 28) mit einem Federelement (22, 39) in Verbindung steht, und daß das Sperrelement (12, 28) mittels des Federelementes (22, 39) passiv aus der Sperrposition in die Ruheposition bringbar und in der Ruheposition haltbar ist.

9. Stufenwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (12, 28) durch eine Umkehrung der Stromflußrichtung des Elektromagneten (21, 38) aktiv aus der Sperrposition in die Ruheposition bringbar ist.

10. Stufenwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (1, 2) mittels der Arretierungsvorrichtung in einer Schaltschutz- und/oder einer Referenzposition arretierbar ist.