DE10059376B4

DE10059376B4 - Wähl- und Schalteinrichtung eines Getriebes zum Wählen zwischen wenigstens zwei Schaltgassen

Info

Publication number: DE10059376B4
Application number: DE2000159376
Authority: DE
Inventors: Klaus Krämer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2014-09-04
Anticipated expiration: 2020-12-01
Also published as: DE10059376A1; FR2817316A1; ITMI20012250A1; FR2817316B1

Abstract

Wähl- und Schalteinrichtung eines Getriebes zum Wählen zwischen wenigstens zwei Schaltgassen und zum Schalten von mindestens einem Gang pro gewählter Schaltgasse mit – zumindest einer um ihre Längsmittelachse zum Wählen wenigstens schwenkbaren sowie entlang ihrer Längsmittelachse zum Schalten in Längsrichtung verschiebbaren Schaltwelle (1), – wenigstens einem mit der Schaltwelle (1) längsverschiebbaren Schwenkarm (2) und – mit wenigstens einer auf den Schwenkarm (2) wirkenden Führung (3) zum Führen der Schaltwelle (1) in Längsrichtung, wobei die Führung (3) durch eine drehbar gelagerte Rolle (11, 21) mit einem zumindest relativ zur Bewegung der Schaltwelle (1) in Längsrichtung bewegungsfest angeordneten Drehpunkt gebildet ist, und wobei sich der Schwenkarm (2) beim Schalten an der Rolle (11, 21) abstützt und die Rolle (11, 21) sich dabei um den Drehpunkt dreht, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (11, 21) in den Schwenkbereich des Schwenkarmes (2) so hinein ragt, dass der Schwenkarm (2) beim Einwählen in eine Schaltgasse zumindest auf einen Teil der Rolle (11, 21) trifft, wobei der Teil der Rolle (11, 21) eine zumindest von dem Ende (4) des Schwenkarmes (2) beschriebene gedachte Bogenlinie durchdringt, die zumindest das Ende (4) des Schwenkarmes (2) bei einer Schwenkung der Schaltwelle (1) um ihre Längsmittelachse beschreibt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Wähl- und Schalteinrichtung eines Getriebes zum Wählen zwischen wenigstens zwei Schaltgassen und zum Schalten von mindestens einem Gang pro gewählter Schaltgasse mit

– zumindest einer um ihre Längsmittelachse zum Wählen wenigstens schwenkbaren sowie entlang ihrer Längsmittelachse zum Schalten in Längsrichtung verschiebbaren Schaltwelle,
– wenigstens einem mit der Schaltwelle längsverschiebbaren Schwenkarm und
– mit wenigstens einer auf den Schwenkarm wirkenden Führung zum Führen des Schwenkarmes in Längsrichtung.

Hintergrund der Erfindung
Der Begriff Schaltwelle steht für die beschriebene Erfindung stellvertretend für alle Schaltglieder in Fahrzeuggetrieben, mit denen durch Verdrehen bzw. Schwenken und durch Längsverschiebung Gassen bzw. Gänge gewählt sowie Gänge geschaltet sind. Die Erfindung betrifft also auch z. B. Zentralschaltwellen und Schalttrommeln. Derartige Schaltglieder bzw. die Schaltwelle sind in der Regel mit Schaltfingern versehen und über Übertragungsmittel von einem Handschalthebel betätigt. Die Schaltwelle ist um ihre Längsmittelachse verschiebbar und um diese Achse schwenkbar in einem Gehäuse des Getriebes oder in einem vormontierten und in das Getriebe eingesetzten Getriebemodul des Getriebes gelagert. Die Erfindung betrifft Schaltwellen, bei denen während der Schwenkbewegung eine definierte Wählkraft erzeugt wird. Durch ein Schwenken der Schaltwelle wird beispielsweise zuerst eine der Gassen gewählt und durch anschließendes Verschieben der Schaltwelle ein in der gewählten Gasse befindlicher Gang geschaltet. Je nach gewählter Gasse und geschaltetem Gang hat dann einer der Schaltfinger je nach Ausführung des Getriebes z. B. in einem mit einer Schaltmuffe verbundene Schaltschiene oder Schaltschwinge eingegriffen und die Schaltung des Ganges vollzogen.
Die Schwenkbewegungen zum Wählen der Gassen und die Längsbewegungen der Schaltwelle zum Schalten bzw. Einlegen der Gänge sind mittels Führungen und Anschlägen begrenzt. So sind beispielsweise die Führungen und Anschläge in einer Kulissenführung ausgebildet, in der zum Beispiel ein Schaft des Handschalthebels im Fahrzeug oder ein Schwenkarm/Stift an der Schaltwelle geführt ist. Die Kulissenführung ist z. B. durch ein Blech gebildet, aus dem entsprechend dem Schaltschema des Getriebes Bahnen ausgearbeitet sind. Die Bahnen sind entsprechend dem für das Getriebe zutreffenden Schaltschema ausgearbeitet und begrenzen die Schwenkwinkel und Schaltwege der Schaltwelle. Der Schaft oder der Schwenkarm folgt dann entsprechend dem geforderten Schaltablauf beim Betätigen des Handschalthebels dem Verlauf der Bahnen. Die Schaltwelle kann auf diese Weise nicht überschwenkt oder zu weit verschoben werden.
Eine Führung nach dem Stand der Technik weist eine Führungsplatte auf, die mit Führungsbahnen versehen ist. Die Führungsplatte ist zu einer Schaltwelle relativ bewegungsfest an einem Gehäuse eines Getriebes befestigt. In die Bahnen greift ein Schwenkarm ein, der mit einer Schaltwelle verbunden ist. Die Schaltwelle ist schwenkbar und in Längsrichtung verschiebbar in dem Getriebegehäuse gelagert. Auf die Schaltwelle wirkt eine Schaltgabel. Mit der Schaltgabel wird die Schaltwelle geschwenkt und verschoben. Der sich mit der Schaltwelle bewegende Schwenkarm bewegt sich mit seinem Ende dabei innerhalb der in der Führungsplatte vorgegebenen Bahnen. Die Bahnen geben somit die Schwenkwinkel sowie die Schaltwege der Schaltwelle vor und führen die Schaltwelle exakt entsprechend dem vorgegebenen Schema.
Einer Bedienperson im Fahrzeug wird bei Getrieben mit handgeschalteten Gängen während des Wechsels der Gassen in der Regel durch kurzzeitige Erhöhung der Wählkraft an dem Schalthebel ein derartiger Wechsel signalisiert. Die Orientierung über die Stellung des Schalthebels ist damit erleichtert. Dieser Effekt wird insbesondere genutzt, um die Bedienperson vor unbeabsichtigtem Wechsel aus einer Gasse für das Schalten von Vorwärtsgängen in die Gasse des Rückwärtsganges zu warnen. Diese sogenannte Schlagsperre wirkt wenn die Bedienperson unbeabsichtigt oder auch beabsichtigt in die Gasse des Rückwärtsganges einwählen will. Eine kurz sprungartig ansteigende Betätigungskraft (Wählkraft) am Schalthebel signalisiert den Wechsel in die Gasse des Rückwärtsganges. Diese Wählkraft ist deutlich höher als alle weiteren Wählkräfte einzeln für sich in dem Getriebe beim Wechseln zwischen den Gassen mit Vorwärtsgängen. Soll tatsächlich die Gasse des Rückwärtsganges gewählt werden, wird der Schalthebel kurz gegen die erhöhte Betätigungskraft weiter verschoben. Die Betätigungskraft am Schalthebel fällt dann anschließend in der Gasse des Rückwärtsganges schnell wieder auf ein normales Niveau.
Die Wählkraft ist nach dem Stand der Technik unter anderem mittels Federkraft erzeugt. Dazu wirken z. B. ein oder mehrere Federsysteme auf einen mit dem Schaltglied verbundenen Hebel und erzeugen beim Verdrehen des Schaltgliedes in bestimmte Positionen definierte Widerstände, die ein bestimmtes Moment an dem Schaltglied erzeugen. Dieses Drehmoment äußert sich schließlich an dem Schalthebel als eine definierte Wählkraft. Die Hebel sind z. B. Wählschwingen oder ein Kulissenfinger, der einer Kulisse entsprechend einer Führung zugeordnet ist.
Eine Vorrichtung zum Erzeugen von Wählkräften ist in EP 0 849 506 A1 beschrieben. Auf einer Schaltwelle ist verdrehfest eine Wählschwinge befestigt. An dem freien Ende der Wählschwinge ist eine Rolle angeordnet auf die ein federbelastetes Hebelsystem wirkt. Beim Schwenken der Schaltwelle werden mittels federbelasteten Hebel unterschiedliche und definierte Widerstände an der Schaltwelle gegen das Schwenken erzeugt. Die dabei entstehenden Wählkräfte sind schematisch in einem Schaltschema beschrieben. Es ist das Schaltschema für ein Sechsganggetriebe dargestellt. Drei nebeneinanderliegende Gassen sind für das Schalten der sechs Vorwärtsgänge vorgesehen. In einer vierten Gasse wird der Rückwärtsgang geschaltet. Ein in das Schaltschema skizziertes Diagramm zeigt den Verlauf der Wählkraft in Abhängigkeit des Wählweges. Eine Bewegung entlang der Abszisse zwischen den einzelnen Gassen entspricht dabei dem Schwenken der Schaltwelle. Wählkräfte werden mittels der beschriebenen Vorrichtung bei einer Bewegung aus der Neutralstellung (Schaltgasse dritter und vierter Gang) nach rechts in die Schaltgasse des fünften und sechsten Ganges sowie aus der Neutralstellung heraus nach links in die Schaltgasse des ersten und zweiten Ganges hinein und darüber hinaus beim Einwählen in die Gasse des Rückwärtsganges erzeugt. Beim Einwählen in die Gasse des Rückwärtsganges steigt die Wählkraft sprungartig an und signalisiert einer Bedienperson das Wählen des Rückwärtsganges.
Mit den Federkräften derartiger Vorrichtungen zum Erzeugen von Wählkräften wird häufig noch ein weiterer positiver Effekt erzielt. Die durch die Kräfte hervorgerufenen Widerstände tragen oftmals zur Erhöhung des Schaltkomforts bei, da sie das Gefühl einer weich und reibungsarm funktionierenden Schaltung am Schalthebel vermitteln. In Schaltrichtung, also in den Gassen entlang, wirken diese Federkräfte aber nicht. Der Schwenkarm oder ähnliches bewegt sich mit seiner Oberfläche an den Konturen der Bahnen der Kulissenführung entlang. Dabei entsteht Reibung, die sich wiederum nachteilig auf den Schaltkomfort auswirkt. Häufig stehen auch derartige Schwenkarme bei der Längsbewegung der Schaltwelle in Kontakt mit anderen Elementen des Getriebes. Das Gleiten oder Kratzen des Schwenkarmes auf der Oberfläche dieser Elemente ruft bei einer Bedienperson unter Umständen den Eindruck hervor, die Schaltung funktioniere hakelig.
DE 30 12 764 C2 zeigt eine gattungsgemäße Wähl- und Schaltvorrichtung mit Rollen, die permanent an einer Schaltschiene zur Herabsetzung der Reibung anliegen. Weitere Wähl- und Schaltvorrichtungen sind in EP 0 752 549 A2 und US 1 946 750 A offenbart.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Wähl- und Schalteinrichtung eines Getriebes eine Führung zu schaffen, die beim Verschieben der Schaltwelle in Längsrichtung reibungsarm funktioniert.
Diese Aufgabe wird durch eine Wähl- und Schalteinrichtung eines Getriebes mit allen Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Führung ist durch wenigstens eine in dem Schwenkbereich des Schwenkarmes liegende drehbar gelagerte Rolle gebildet. Zumindest ein Teil der Rolle ragt also in den Schwenkbereich des Schwenkarmes an der Schaltwelle hinein. Dabei durchdringt ein Teil der Rolle die gedachte Bogenlinie, die zumindest das Ende des Schwenkarmes bei einer Schwenkung der Schaltwelle um ihre Längsmittelachse beschreibt. Ein Schwenken des Schwenkarmes führt somit zwangsläufig zu einer Berührung des Schwenkarmes mit der Rolle. Bei einer Schaltbewegung, d. h. einer Bewegung der Schaltwelle in Längsrichtung, stützt sich der Schwenkarm an der Rolle ab. Beim Schalten an der Schaltwelle entstehende Querkräfte werden durch die Rolle aufgenommen. Dazu ist die Rolle in Längsrichtung auf einem in Längsrichtung bewegungsfest angeordneten Drehpunkt drehbar gelagert. Die Drehachse der Rolle ist bevorzugt rechtwinklig zur Längsmittelachse der Schaltwelle ausgerichtet. Wenn sich der Schwenkarm beim Schalten an der Rolle abstützt, dreht sich die Rolle um den Drehpunkt bzw. die Drehachse. Die Rolle rollt also auf der Oberfläche des Schwenkarmes ab wenn dieser in Längsrichtung bewegt wird. Der Schwenkarm ist dabei in Längsrichtung mindestens so breit, dass die Rolle während der gesamten Schaltbewegung, also während des gesamten Weges in der Gasse, in Kontakt zur Oberfläche des Schwenkarmes steht.
Der Drehpunkt der Rolle gemäß Erfindung ist vorzugsweise durch einen Bolzen gebildet, auf dem die Rolle gleitend oder mittels eines Wälzlagers gelagert ist. Das Wälzlager wiederum kann Kugeln oder zylindrisch ausgebildete Wälzkörper aufweisen. Wie anfangs gesagt, ist der Drehpunkt zumindest relativ zur Bewegung der Schaltwelle in Längsrichtung bewegungsfest angeordnet. Stützt sich die Rolle auch in Schwenkrichtung des Schwenkarmes ab, so wirkt die Rolle gleichzeitig als Endanschlag für eine Schwenkbewegung des Schwenkarmes in Richtung der Rolle. Die Rolle kann dann nur in einer im Schaltschema außenliegenden Gasse angeordnet sein. Ein Beispiel dafür ist die Anordnung einer Rolle in der Gasse des fünften und sechsten Ganges oder in der Schaltgasse des Rückwärtsganges nach dem oben beschriebenen Schaltschema zum Stand der Technik. Der Schwenkarm trifft in einer solchen Anordnung auf die Rolle wenn der Schwenkarm in der Gasse in seiner Ausgangsposition zum Schalten der Gänge steht.
Das Schwenken des Schwenkhebels ist beim Auftreffen auf die Rolle nicht behindert, wenn die Rolle in Schwenkrichtung federnd ausweicht. Deshalb sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Rolle an einem relativ zur Schaltwelle um einen Schwenkpunkt schwenkbaren Schwenkhebel angeordnet ist und der Schwenkhebel zumindest beim Schalten mittels einer Federkraft an dem Schwenkarm vorgespannt anliegt. Betrachtet man das zuvor beschriebene Beispiel, so trifft der Schwenkarm beim Einwählen in die Gasse des fünften und sechsten Ganges oder des Rückwärtsganges auf die federnd in Schwenkrichtung des Schwenkarmes nachgebende Rolle. Bei der Längsbewegung der Schaltwelle, also beim Schalten einer der Gänge, liegt dann die Rolle mittels der Federkraft vorgespannt an dem Schwenkarm an.
Mit der Erfindung wird auch während des Schaltvorganges der Bedienperson das Gefühl vermittelt, dass die Schaltung welch und reibungsarm funktioniert. Wenn der Schwenkhebel beim Einwählen in einer der Gassen auf eine mittels Schwenkhebel und Federkraft in Richtung Schwenkarm vorgespannte Rolle trifft, sorgt die Federkraft außerdem für einen gefedert nachgiebigen Endanschlag bei der Wahl dieser Gasse. Daraus resultieren Geräuschdämpfung und weiches komfortables Anschlagen tragen ebenfalls zur Erhöhung des Schaltkomforts bei.
Der Schwenkpunkt des Schwenkhebels kann durch die Mittenachse eines Schwenkbolzens gebildet sein, auf dem der Schwenkhebel schwenkbar gelagert ist. Dabei ist es denkbar den Schwenkhebel gleit- oder wälzgelagert aufzunehmen. Die Federkraft ist vorzugsweise durch zug- oder druckbelastete Schraubenfedern gebildet, die sich relativ bewegungsfest zur Schaltwelle an einem Schaltmodul oder am Gehäuse des Getriebes abstützen oder angelenkt sind.
Es bietet sich an, eine Rolle an einem Schwenkhebel so anzuordnen, dass sie sowohl in einer dem z. B. Rückwärtsgang vorgelagerten Gasse als auch in der außenliegenden Gasse des Rückwärtsganges auf den Schwenkarm wirkt. So sieht dann auch eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Rolle an einem relativ zur Schaltwelle um einen Schwenkpunkt schwenkbaren Schwenkhebel angeordnet ist und der Schwenkhebel mittels einer Federkraft gegen den Schwenkarm ununterbrochen beim Schalten in einer der Schaltgassen, beim Wählen einer anderen der Schaltgassen und beim Schalten in der anderen der Schaltgasse vorgespannt anliegt. Der Schwenkarm liegt also, um bei dem anfangs erwähnten Beispiel zu bleiben, in diesem Fall schon nach dem Einwählen in eine dem Rückwärtsgang vorgelagerte Gasse (die Gasse des ersten und zweiten Ganges) vorgespannt an der Rolle an. Bei Längsbewegungen des Schwenkarmes in der Gasse des ersten und zweiten Ganges läuft dann die Oberfläche des Schwenkarmes auf der Rolle komfortabel durch die Rolle drehbar gelagert ab. Ein hakeliger Verlauf der Schaltkraft während des Schaltens dieser Gänge ist vermieden. Soll aus dieser Gasse weiter in die Gasse des Rückwärtsganges geschaltet werden, muss der Schwenkarm gegen die steigende Federkraft an dem Schwenkhebel geschwenkt werden. Dieser Anstieg der Federkraft signalisiert der Bedienperson, dass sie im Begriff ist in die Gasse des Rückwärtsganges zu schalten. In der Gasse des Rückwärtsganges liegt dann die Rolle weiterhin vorgespannt an der Oberfläche des Schwenkarmes an. Bei Längsbewegungen des Schwenkarmes zum Schalten des Rückwärtsganges läuft dann die Oberfläche des Schwenkarmes an der Rolle drehbar gelagert ab. Eine eben solche Anordnung ist bei o. g. Beispiel für den Wechsel aus der Gasse des dritten und vierten Ganges bzw. der Neutralstellung in die Gasse des fünften und sechsten Ganges realisierbar.
Für einen sprungartigen Anstieg der Federkraft beim Einwählen in den Rückwärtsgang kann die Führung auch mit zwei oder mehreren Federn versehen sein, die dann zugleich oder nacheinander einsetzend auf den Schwenkhebel wirken. Für eine Wähl- und Schalteinrichtung mit einer Schaltgasse zum Schalten eines Rückwärtsganges sieht eine Ausgestaltung der Erfindung deshalb auch vor, dass die Rolle an einem relativ zur Schaltwelle um einen Schwenkpunkt schwenkbaren Schwenkhebel einer Vorrichtung zum Erzeugen von erhöhten Wählkräften beim Wählen der Schaltgasse des Rückwärtsganges ist. Die Vorrichtung weist einen zur Schaltwelle um einen Schwenkpunkt schwenkbaren Schwenkhebel auf. Der Schwenkhebel ist mit einem ersten und einem zweiten Ende versehen, die um den Schwenkpunkt einander gegenüberliegend angeordnet sind. Weiterhin ist die Vorrichtung aus einer Rastkontur mit einer Vertiefung und einem mittels Federkraft eines Federelementes gegen die Rastkontur wirkenden Rastelement gebildet. Das erste Ende des Schwenkhebels mit der Rolle ragt in den Schwenkbereich des Schwenkarmes an der Schaltwelle hinein. Die Rolle oder zumindest ein Teil davon durchdringt dabei mit seiner Kontur die gedachte Bogenlinie, die zumindest das Ende des Schwenkarmes bei einer Schwenkung der Schaltwelle um ihre Längsmittelachse beschreibt. Ein Schwenken des Schwenkarmes führt somit zwangsläufig zu einer Berührung des Schwenkarmes mit der Rolle an dem Schwenkhebel wenn die Schaltwelle um ihre Längsmittelachse geschwenkt wird. Der Zeitpunkt des Aufeinandertreffens ist von den spezifischen Anforderungen an die Abstände zwischen den einzelnen zu wählenden Gassen abhängig und wird konstruktiv festgelegt.
Das zweite Ende des Schwenkhebels ist mittels des in die Vertiefung der Rastkontur eingreifenden Rastelementes an der Rastkontur verrastet. Die auf das Rastelement wirkende Federkraft überträgt sich dabei auf das zweite Ende des Schwenkhebels, womit dieser mit der Federkraft belastet ist. Es ist weiterhin vorgesehen, daß der Schwenkarm während eines Wählvorganges einer Gasse in Richtung des ersten Hebelendes geschwenkt, wie schon erwähnt, auf die Rolle trifft und dabei den Schwenkhebel über das erste Hebelende gegen den Widerstand der Federkraft in entgegengesetztem Drehsinn zum Schwenkarm schwenkt. Dabei steigt das Rastelement aus dem tiefsten Punkt der Vertiefung an einer Flanke der Vertiefung auf, ohne die Vertiefung jedoch zu verlassen.
Mit einer Vorrichtung, die die Merkmale der Ausgestaltung der Erfindung aufweist, läßt sich auch bei kleinen Schwenkwinkeln der Schaltwelle eine gute Auflösung des Wählkraft-Weg-Verlaufes bzw. eine gute Auflösung des Drehmomenten-Weg-Verlaufes an der Schaltwelle realisieren. Auch bei kleinen Schwenkwinkeln steht im Bogenmaß an der Rampenkontur genügend Weg zur Verfügung um letztendlich die Wählkräfte feinfühlig abzustimmen. Die Kraft-Weg-Charakteristik ist dabei über die Größe der Federkraft sowie die Federkennlinie, den Reibkontakt zwischen den Oberflächen des Rastelementes und der Rastkontur, der Gestaltung der Vertiefung und ihrer belasteten Flanke, durch das Übersetzungsverhältnis des Hebels, den Reibkontakt zwischen dem ersten Ende des Schwenkhebels sowie dem Schwenkarm und der Hebellänge des Schwenkarmes von seiner Schwenkachse zum Berührungspunkt mit dem ersten Hebelende des Schwenkhebels abhängig.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht also vor, daß die Rolle an einer Vorrichtung, einer Art Schlagsperre, gegen unbeabsichtigtes Einwählen in eine Gasse zum Schalten eines Rückwärtsganges angeordnet ist. Der Widerstand an dem ersten Hebelende des Schwenkhebels beim Auftreffen und weiteren Schwenken des Schwenkarmes weist dabei eine Kraft-Weg-Charakteristik auf, bei der zu Beginn des Weges eine hohe Losbrechkraft auftritt. Diese Losbrechkraft ist größer als jede einzelne aller anderen Wählkräfte in dem Getriebe. Die anderen Wählkräfte sind in der Regel die Wählkräfte, die bei der Wahl zwischen den Gassen oder in eine Gasse mit Vorwärtsgängen auftreten bzw. vorbestimmt sind. Eine oder mehrere Vorrichtungen in einem Getriebe sind dazu geeignet einer Bedienperson während des Wechsels der Gassen, durch kurzzeitige Erhöhungen der Wählkraft einen derartigen Wechsel zu signalisieren.
Die Rastkontur ist vorzugsweise an dem zweiten Hebelende angeordnet und bewegt sich damit mit dem schwenkenden Schwenkhebel gegen ein ortsfest zum Getriebegehäuse geführtes aber frei beweglich gegen die Rastkontur vorgespanntes Rastelement. Es ist auch denkbar, daß das Rastelement an dem zweiten Hebelende geführt ist und auf eine relativ zur Bewegung der Schaltwelle ortsfeste Rastkontur wirkt.
Kosten, insbesondere bei der Montage des Getriebes, können gespart werden, wenn die Rolle, der Schwenkhebel oder die Vorrichtung an einem in dem Getriebe aufgenommenen Schaltmodul befestigt ist und der Schwenkhebel schwenkbar auf einem an dem Modul befestigten Schwenkbolzen aufgenommen ist. Dieses Modul wird als fertig montierte Baugruppe in das Getriebe gesetzt. Bohrungen für z. B. die Aufnahme des federbelasteten Rastelementes oder Zug- und Druckfedern entfallen. Eine derartige Anordnung ist außerdem platzsparend in dem Getriebe untergebracht.
Schließlich ist für eine Ausgestaltung der Vorrichtung, an der die Führung angeordnet ist, vorgesehen, daß das Rastelement durch eine Kugel und das Federelement durch wenigstens eine Schraubenfeder gebildet sind. Weiterhin ist die Kugel in einem durch die Schraubenfeder beaufschlagten Arretierbolzen gelagert, wobei zumindest der Arretierbolzen sich über die Schraubenfeder an dem Modul abstützt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht für eine Wähl- und Schalteinrichtung mit wenigstens drei Schaltgassen vor, dass die Führung zwei in dem Schwenkbereich des Schwenkarmes liegende und unterschiedlichen Schaltgassen zugeordnete Rollen aufweist, zwischen denen der Schwenkarm schwenkbar angeordnet ist. Stützt sich die Rolle auch in Schwenkrichtung des Schwenkarmes ab, so sind die Rollen nur in denen im Schaltschema außenliegenden Gassen angeordnet. Es wären im vorgenannten Beispiel die Gasse des fünften und sechsten Ganges sowie die Gasse des Rückwärtsganges.
Schließlich ist mit einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Führung zwischen zwei in dem Schwenkbereich des Schwenkarmes liegenden und unterschiedlichen Schaltgassen zugeordnete Rollen aufweist, zwischen denen der Schwenkarm schwenkbar angeordnet ist wobei eine der Rollen an einem relativ zur Schaltwelle um einen Schwenkpunkt schwenkbaren Schwenkhebel einer Vorrichtung zum Erzeugen von erhöhten Wählkräften beim Wählen der Schaltgasse des Rückwärtsganges ist. Für eine derartige Anordnung ist wiederum vorzugsweise eine Anordnung mit einer vorbeschriebenen Vorrichtung vorzusehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 die Ansicht eines Ausführungsbeispieles einer Wähl- und Schalteinrichtung mit einer Schaltwelle und einer Vorrichtung zum Erzeugen von Wählkräften,
2 ein mögliches Schaltschema zu der Schalteinrichtung nach 1
3 eine Draufsicht auf die Schalteinrichtung nach 1
4 eine weitere Ansicht der Schalteinrichtung wie in 1, jedoch mit einer geänderten Wählstellung der Schaltwelle,
5 eine Schnittdarstellung des Schnittes entlang der Linie V-V nach 4 mit einer Rolle an dem ersten Hebelende des Schwenkhebels,
6 eine Seitenansicht der Schalteinrichtung nach 1,
7 eine Schnittdarstellung entlang der Linie VII-VII aus 6 mit dem Rastelement und der Rastkontur in vergrößerter Darstellung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1, 3, 4 und 6 zeigen einen Ausschnitt einer Wähl- und Schalteinrichtung in verschiedenen Ansichten mit einer Schaltwelle 1. Die Schaltwelle 1 ist um ihre Längsmittelachse schwenkbar und entlang ihrer Längsmittelachse in einem nicht dargestellten Getriebegehäuse oder einem Schaltmodul gelagert. Ein Schwenkarm 2, der in diesem Beispiel durch einen Kulissenfinger gebildet ist, sitzt fest auf der Schaltwelle 1. Der Schwenkarm 2 korrespondiert wahlweise mit Nuten 3a bis 3c einer Führung 3. Jeweils einer der Nuten 3a bis 3c ist das Ende 4 des Schwenkarmes 2 in Abhängigkeit der gewählten Gasse zugeordnet.
2 zeigt ein mögliches Schaltschema zu der Anordnung nach 1. Danach kann in Bewegungsrichtung entlang der horizontalen Linie eine obere Gasse (vertikale Linie VC) zwischen dem 5. und 6. Gang, eine mittlere Gasse (vertikale Linie VB) zwischen dem 3. und 4. Gang, eine untere Gasse (vertikale Linie (VA) zwischen dem 1. und 2. Gang sowie eine Gasse für den Rückwärtsgang (vertikale Linie VR) gewählt werden.
In der Darstellung nach 1 ist die Stellung des Schwenkarmes 2 der mittleren Gasse und damit der Nut 3b zugeordnet. In dieser Stellung steht der nicht dargestellte Schalthebel im Fahrzeug in der Neutralstellung. Die Neutralstellung ist in 2 auf der Linie H mit dem Buchstaben N gekennzeichnet. Die Nut 3a ist der unteren Gasse und die Nut 3c der oberen Gasse zugeordnet. Beim Wählen der Gasse entlang der Linie H schwenkt die Schaltwelle 1 um ihre Längsmittelachse. Dabei wird der Schwenkarm 2 aus der Neutralstellung N wahlweise nach oben oder nach unten (Darstellung nach 1 bzw. 4) in eine der Ausgangsstellungen zu einer der Nuten 3a bis 3c gebracht. Durch weiteres Schwenken der Schaltwelle 1 in die eine Richtung nach unten wird der Schwenkarm 2 nach unten über die Nut 3a hinaus in die Gasse des Rückwärtsganges bewegt. Wie 3 zeigt, ist das Ende 4 des Schwenkarmes 2 mit einer Ausnehmung 5 versehen. Die Ausnehmung 5 teilt das Ende 4 so, daß es gabelförmig mit Vorsprüngen 4a und 4b ausgebildet ist. Jeder der Vorsprünge 4a und 4b hintergreift jeweils an einer Seite die Führung 3 in Längsrichtung der Schaltwelle gesehen ohne die Führung 3 zu berühren und ohne seitlich in eine der Nuten 3a, 3b, und 3c einzutauchen (3). So bewegt sich der Schwenkarm 2 bei den Schwenkbewegungen der Schaltwelle 1 und der Bewegung des Endes 4 des Schwenkarmes 2 von den einzelnen Gassen nach oben und unten (1 und 4) und damit entlang der Linie H (2) berührungsfrei zur Führung 3.
In 4 ist der Schwenkarm 2 in einer Ausgangsstellung zur Nut 3a dargestellt. Dazu wurde die Schaltwelle 1 geschwenkt und das Ende 4 des Schwenkarms 2 aus seiner Neutralstellung N bewegt. Die untere Gasse ist gewählt. Aus dieser Stellung sind wahlweise der erste oder zweite Gang in der unteren Gasse schaltbar, die Gasse des Rückwärtsganges anwählbar oder nach oben die mittlere Gasse und darüber hinaus die obere Gasse wählbar. Die einzelnen Gänge in den Gassen sind bei dem Beispiel nach 2 durch Bewegungen entlang der vertikal verlaufenden Linien VA, VB, VC bzw. VR zu schalten. Dabei bewegt sich die Schaltwelle 1 entlang ihrer Längsmittelachse in die eine oder andere Richtung. Das Ende 4 des Schwenkarmes 2 taucht dann je nach Bewegungsrichtung der Schaltwelle 1 mit einem der Vorsprünge 4a, 4b seitlich in eine der gewählten Nuten 3a, 3b oder 3c ein (3).
Die Gasse des Rückwärtsganges wird aus der unteren Gasse, also aus einer Zwischenstellung zwischen den Gängen 1 und 2 heraus durch weiteres Schwenken der Schaltwelle 1 um ihre Längsmittelachse und damit mit einer Bewegung des Endes 4 des Schwenkarmes 2 weiter nach unten gewählt. Dabei muß ein definierter Widerstand überwunden werden, der durch eine Vorrichtung 6 zum Erzeugen von Wählkräften hervorgerufen ist. Die Vorrichtung 6 ist in diesem Falle als eine Schlagsperre ausgeführt.
Der Aufbau der Vorrichtung 6 ist am besten aus den 1, 4 und 6 ersichtlich. Die wichtigsten Elemente der Vorrichtung 6 sind ein Schwenkhebel 7, ein Rastelement 8 und eine mit dem Rastelement korrespondierende Rastkontur 9. Der Schwenkhebel 7 ist mittels eines Schwenkbolzens 10 relativ zu Führung 3 schwenkbar an einer Konsole 17 des Schaltmodules gelagert. Die Schwenkachse des Schwenkhebels 7 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel parallel zur Längsmittelachse der Schaltwelle 1. Ein Hebelende 7a des Schwenkhebels 7 ragt über eine drehbar gelagerte Rolle 11 in den Schwenkbereich des Schwenkarmes 2 hinein. Zur anderen Seite der Schwenkachse mit dem Schwenkbolzen 10 sitzt an einem Hebelende 7b die Rastkontur 9. Die Rastkontur 9 ist in diesem Beispiel einteilig mit dem aus Blech gestanzten, geprägten und gebogenen Schwenkhebel 7 ausgebildet. Das Rastelement 8 greift in eine Vertiefung 9a der Rastkontur 9 durch Federkraft vorgespannt ein. Damit überträgt sich die Federkraft über das Rastelement 8 auf das zweite Hebelende 7b.
In diesem Beispiel ist das Rastelement 8 durch eine Kugel 13 gebildet, die in einer in Fahrzeuggetrieben häufig verwendeten Arretierung 12 integriert ist.
Die Arretierung 12 ist an der Konsole 17 mittels einer Schelle 16 befestigt. Einzelheiten eines Ausführungsbeispieles der Arretierung 12 sind in 7 dargestellt. Die Kugel 13 ist in einem Arretierbolzen 14 der Arretierung 12 gelagert und in Richtung der Rastkontur 9 beweglich in einem Gehäuse 18 geführt. Das Gehäuse 18 ist in der Schelle 16 aufgenommen. Auf den Arretierbolzen 14 wirkt ein Federelement 15, in diesem Fall eine Schraubenfeder, das sich an dem Gehäuse 18 abstützt. Das Gehäuse 18 der Arretierung 12 ist ortsfest also unbeweglich relativ zum Schwenkhebel 7 angeordnet.
Der Schwenkhebel 7 ist mittels des Rastelementes 8 in Position gehalten und kann nur nach Überwindung einer Losbrechkraft gegen die Federkraft des Federelementes 15 geschwenkt werden. Die Losbrechkraft entspricht der notwendigen Sperrkraft gegen unbeabsichtigtes Wählen der Gasse des Rückwärtsganges aus der unteren Gasse.
Bei schwenkender Schaltwelle 1 trifft das Ende 4 spätestens in der unteren Gasse auf die in seinen Schwenkbereich hineinragende Rolle 11 (4). Ist genügend Kraft durch den Schwenkarm 2 über das Ende 4 auf das Hebelende 7a aufgebracht schwenkt der Schwenkhebel 7 in entgegengesetztem Richtungssinn der schwenkenden Schaltwelle 1 um den Schwenkbolzen 10. Das Rastelement 8 steigt dabei aus der Vertiefung 9a an der Rastkontur 9 gegen den Widerstand des Federelementes 15 an einer Flanke 9b der Vertiefung 9a auf (7) ohne jedoch die Vertiefung 9a ganz zu verlassen. Ein beabsichtigter oder unbeabsichtigter Wählvorgang in die Gasse des Rückwärtsganges hinein kann nur durch Überwindung einer Losbrechkraft vorgenommen werden, die größer ist als jede weitere Wählkraft einzeln in dem Getriebe bzw. der Schalteinrichtung.
Nach einem steilen Anstieg der Kraft auf den Wert der Losbrechkraft bei kurzem Schaltweg kann der Schwenkhebel 7 dann gegen einen geringer werdenden Widerstand weiter geschwenkt werden und das Ende 4 des Schwenkarmes 2 bewegt sich nach unten in die Gasse des Rückwärtsganges. Die auf das Hebelende 7a aufzubringende Kraft verringert sich je weiter die Kugel 13 aus der Vertiefung 9a aufsteigt, z. B. weil der Anstieg der Konturlinie der Flanke auf dem die Kugel 13 nach außen abläuft nach außen hin geringer wird. Wenn die Betätigungskraft an dem Hebelende 7a beim Schwenken in die oben beschriebene Schwenkrichtung entfällt, rollt die Kugel 13 an der Flanke in die Vertiefung zurück. Dabei schwenkt der Schwenkhebel 7 mit Unterstützung der Federkraft wieder in seine Ausgangsstellung zurück.
In seiner Ausgangsstellung zur unteren Gasse (4) beim Schalten eines der Gänge 1 oder 2 liegt der Schwenkarm 2 an der Rolle 11 an. Die Rolle 11 ist in einem U-förmig gebogenen Blech 19 auf einem Bolzen 20 drehbar gelagert (3 und 5). Das Blech 19 ist mit dem Hebelende 7a des Schwenkhebels 7 z. B. verschweißt. Die Drehachse der Rolle 11 ist senkrecht zur Längsmittelachse der Schaltwelle 2 ausgerichtet, so daß der Schwenkarm auf der Rolle 11 beim Verschieben der Schaltwelle 2 in Längsrichtung zum Schalten des 1. oder 2. Ganges abläuft, wobei die Rolle 11 sich auf den Bolzen 13 gelagert um ihre Mittelachse dreht. Das Blech 19 ist an dem Hebelende 7a befestigt. Für ein möglichst schlupffreies Abrollen der Rolle 11 an der Oberfläche des Schwenkarmes 2 ist diese durch das Federelement 15 in der Arretierung und über den Schwenkhebel 7 leicht gegen die Oberfläche des Schwenkarmes vorgespannt.
4 zeigt wie alternativ zur Anordnung nach 1 eine weitere Führung gemäß Erfindung mit einer Rolle 21 der oberen Gasse zugeordnet ist. Die Rolle 21 ist mittels eines Bolzens 22 drehbar an einem nicht dargestellten Getriebegehäuse gelagert. Bei Schwenken der Schaltwelle 1 aus der Neutralstellung in die Gasse des fünften und sechsten Ganges trifft das Ende 4 auf die in seinen Schwenkbereich hineinragende Rolle 21. In seiner Ausgangsstellung zum Schalten eines der Gänge eins oder zwei liegt der Schwenkarm 2 an der Rolle 21 an. Der Schwenkarm 2 ist in dieser Position gestrichelt dargestellt. Beim Verschieben der Schaltwelle 1 in Längsrichtung zum Schalten des fünften oder sechsten Ganges dreht sich die Rolle 21 auf dem Bolzen 22 weil sich der Schwenkarm 2 auf ihr abstützt.
Bezugszeichenliste

1: Schaltwelle
2: Schwenkarm
3: Führung
3a: Nut
3b: Nut
3c: Nut
4: Ende
4a: Vorsprung
4b: Vorsprung
5: Ausnehmung
6: Vorrichtung
7: Schwenkhebel
7a: Hebelende
7b: Hebelende
8: Rastelement
9: Rastkontur
9a: Vertiefung
9b: Flanke
10: Schwenkbolzen
11: Rolle
12: Arretierung
13: Kugel
14: Arretierbolzen
15: Federelement
16: Schelle
17: Konsole
18: Gehäuse
19: Blech
20: Bolzen
21: Rolle
22: Bolzen

Claims

Wähl- und Schalteinrichtung eines Getriebes zum Wählen zwischen wenigstens zwei Schaltgassen und zum Schalten von mindestens einem Gang pro gewählter Schaltgasse mit – zumindest einer um ihre Längsmittelachse zum Wählen wenigstens schwenkbaren sowie entlang ihrer Längsmittelachse zum Schalten in Längsrichtung verschiebbaren Schaltwelle (1), – wenigstens einem mit der Schaltwelle (1) längsverschiebbaren Schwenkarm (2) und – mit wenigstens einer auf den Schwenkarm (2) wirkenden Führung (3) zum Führen der Schaltwelle (1) in Längsrichtung, wobei die Führung (3) durch eine drehbar gelagerte Rolle (11, 21) mit einem zumindest relativ zur Bewegung der Schaltwelle (1) in Längsrichtung bewegungsfest angeordneten Drehpunkt gebildet ist, und wobei sich der Schwenkarm (2) beim Schalten an der Rolle (11, 21) abstützt und die Rolle (11, 21) sich dabei um den Drehpunkt dreht, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (11, 21) in den Schwenkbereich des Schwenkarmes (2) so hinein ragt, dass der Schwenkarm (2) beim Einwählen in eine Schaltgasse zumindest auf einen Teil der Rolle (11, 21) trifft, wobei der Teil der Rolle (11, 21) eine zumindest von dem Ende (4) des Schwenkarmes (2) beschriebene gedachte Bogenlinie durchdringt, die zumindest das Ende (4) des Schwenkarmes (2) bei einer Schwenkung der Schaltwelle (1) um ihre Längsmittelachse beschreibt.
Wähl- und Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (11) an einem relativ zur Schaltwelle (1) um einen Schwenkpunkt schwenkbaren Schwenkhebel (7) angeordnet ist und der Schwenkhebel (7) zumindest beim Schalten mittels einer Federkraft gegen den Schwenkarm (2) vorgespannt anliegt.
Wähl- und Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (11) an einem relativ zur Schaltwelle (1) um einen Schwenkpunkt schwenkbaren Schwenkhebel (7) angeordnet ist und der Schwenkhebel (7) mittels einer Federkraft gegen den Schwenkarm (2) ununterbrochen beim Schalten in einer der Schaltgassen, beim Wählen einer anderen der Schaltgassen und beim Schalten in der anderen der Schaltgassen vorgespannt anliegt.
Wähl- und Schalteinrichtung nach Anspruch 1 mit einer Schaltgasse zum Schalten eines Rückwärtsganges, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (11) an einem relativ zur Schaltwelle (1) um einen Schwenkpunkt schwenkbaren Schwenkhebel (7) angeordnet ist und der Schwenkhebel (7) mittels einer Federkraft gegen den Schwenkarm (2) ununterbrochen beim Schalten in einer zur Schaltgasse des Rückwärtsganges unmittelbar benachbarten Schaltgasse, beim Wählen der Schaltgasse des Rückwärtsganges und beim Schalten des Rückwärtsganges vorgespannt anliegt, wobei die Federkraft beim Wählen der Schaltgasse des Rückwärtsganges zumindest kurzzeitig ansteigt.
Wähl- und Schalteinrichtung nach Anspruch 1 mit einer Schaltgasse zum Schalten eines Rückwärtsganges, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (11) an einem relativ zur Schaltwelle (1) um einen Schwenkpunkt schwenkbaren Schwenkhebel (7) einer Vorrichtung (6) zum Erzeugen von erhöhten Wählkräften beim Wählen der Schaltgasse des Rückwärtsganges angeordnet ist, wobei – der Schwenkhebel (7) relativ zur Schaltwelle (1) mit zumindest einem ersten Hebelende (7a) und einem zweiten Hebelende (7b) um einen Schwenkpunkt schwenkbar angeordnet ist, – die Vorrichtung (6) eine Rastkontur (9) mit einer Vertiefung (9a) und ein mittels Federkraft eines Federelementes (15) gegen die Rastkontur (9) wirkendes Rastelement (8) aufweist sowie – der Schwenkhebel (7) wenigstens mit der Rolle (11) in den Schwenkbereich des Schwenkarmes (2) hineinragt, – das zweite Hebelende (7b) mittels des in die Vertiefung (9a) eingreifenden Rastelementes (8) an der Rastkontur (9) rastet und dabei durch die Federkraft belastet ist und wobei der Schwenkarm (2) beim Wählen der Schaltgasse des Rückwärtsganges in Richtung des ersten Hebelendes (7a) geschwenkt auf die Rolle (11) trifft und dabei den Schwenkhebel (7) über das erste Hebelende (7a) gegen den Widerstand der Federkraft in entgegengesetztem Drehsinn zum Schwenkarm (2) schwenkt, während das Rastelement (8) an einer Flanke (9b) der Vertiefung (9a) aufsteigend zumindest anfangs die Federkraft erhöht.
Wähl- und Schalteinrichtung nach Anspruch 5 mit einer Schaltgasse zum Schalten eines Rückwärtsganges dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkontur (9) an dem zweiten Hebelende (7b) angeordnet ist sowie das Rastelement (8) durch eine Kugel (13) sowie das Federelement (15) durch wenigstens eine Schraubenfeder gebildet sind und dass die Kugel (13) in einem durch die Schraubenfeder beaufschlagten Arretierbolzen (14) gelagert ist, wobei zumindest der Arretierbolzen (14) sich über die Schraubenfeder an einer Konsole (17) eines Schaltmodules abstützt.
Wähl- und Schalteinrichtung nach Anspruch 1 mit wenigstens drei Schaltgassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (3) zwei in dem Schwenkbereich des Schwenkarmes (2) liegende und unterschiedlichen Schaltgassen zugeordnete Rollen (11, 21) aufweist, wobei der Schwenkarm (2) schwenkbar zwischen den Rollen (11, 21) angeordnet ist.
Wähl- und Schalteinrichtung nach Anspruch 1 mit wenigstens drei Schaltgassen dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (3) zwei in dem Schwenkbereich des Schwenkarmes (2) liegende und unterschiedlichen Schaltgassen zugeordnete Rollen (11, 21) aufweist wobei der Schwenkarm (2) schwenkbar zwischen den Rollen (11, 21) angeordnet ist, und dass eine der Rollen (11) an einem relativ zur Schaltwelle (1) um einen Schwenkpunkt schwenkbaren Schwenkhebel (7) einer Vorrichtung (6) zum Erzeugen von erhöhten Wählkräften beim Wählen der Schaltgasse des Rückwärtsganges angeordnet ist.