DE102004033326A1

DE102004033326A1 - Gangschaltvorrichtung für ein manuelles Getriebe

Info

Publication number: DE102004033326A1
Application number: DE102004033326A
Authority: DE
Inventors: Akifumi Wako Murai; Susumu Wako Saitou
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2024-07-10
Also published as: US7426882B2; JP2005030454A; US20050005724A1; JP4235502B2; DE102004033326B4

Abstract

Eine erfindungsgemäße Gangschaltvorrichtung (50) für ein manuelles Getriebe umfasst einen Schaltarm (53), der in Übereinstimmung mit der Schaltbedienung eines Schalthebels (L) drehbar ist, sowie Schaltstücke (41, 43 und 45), deren jedes sich in Übereinstimmung mit der Drehung des Schaltarms (53) verschiebt, wobei dieses Verschieben des Schaltstücks (41) einen Schaltvorgang bewerkstelligt. Die erfindungsgemäße Gangschaltvorrichtung (50) umfasst ferner einen Lastdämpfmechanismus (90), der eine Längsnut (51b), einen Aufnahmeraum (91), eine Stahlkugel (92) und eine Kegelfeder (93) enthält. In dem Dämpfmechanismus wird die Stahlkugel (92) durch die Kegelfeder (93) zu der Längsnut (51b) hin gedrückt, um zu erlauben, dass sich der Schaltarm (53) relativ zu der Schaltwählwelle (51) dreht, um die von den Synchronhülsen (71, 73 und 75) auf den Gangschalthebel (L) wirkende Last zu reduzieren.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Gangschaltvorrichtung für ein manuelles Getriebe, die eine Schaltgabel betätigt, um selektiv eine Kupplung in Eingriff zu bringen, die bei der Gangschaltsteuerung eine Kraftübertragung durch einen entsprechenden Räderzug herstellt. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Gangschaltvorrichtung, in der eine durch manuelle Betätigung des Schalthebels ausgeübte Kraft selektiv auf eine Schaltgabel übertragen wird, um in dem manuellen Getriebe eine entsprechende Kupplung in Eingriff zu bringen.
Allgemein wird in einem manuellen Getriebe (Handschaltgetriebe) dann, wenn der Fahrer den Schalthebel schaltet, die vom Fahrer ausgeübte Kraft durch eine Gangschaltvorrichtung auf eine Schaltgabel übertragen, so dass die Schaltgabel eine entsprechende Kupplung (zum Beispiel einen Synchroneingriffsmechanismus) in Eingriff bringt und hierdurch ein gewünschtes Gangänderungsverhältnis für das Getriebe hergestellt wird. Solche Kupplungen sind auf den parallelen Eingangs- und/oder Ausgangswellen des Getriebes entsprechend permanent in Eingriff stehender Räderzüge verschiedener Gangänderungsverhältnisse angeordnet, wobei die Räderzüge auf diesen parallelen Wellen parallel zueinander angeordnet sind.
Für einen glatten Schaltvorgang mit geringem Widerstand enthält ein Getriebe allgemein einen Reibsynchronisationsmechanismus, der die Umdrehungen der jeweiligen Räder durch eine Reibung synchronisiert, die zwischen konischen Flächen der Räder erzeugt werden. Dieser Reibsynchronisationsmechanismus umfasst eine Kupplungsverzahnung mit einer konischen Fläche, einen Synchronring ebenfalls mit einer konischen Fläche sowie eine Synchronnabe. Die Kupplungsverzahnung ist auf einer der Eingangs- und Ausgangswellen des Getriebes vorgesehen, während die Synchronnabe an der anderen Welle vorgesehen ist, auf der eine Synchron hülse vorgesehen ist, welche durch eine Schaltgabel in der Achsrichtung des Getriebes verschiebbar ist.
Wenn der Fahrer den Schalthebel schaltet, wird die Betätigungskraft durch die Gangschaltvorrichtung auf die Schaltgabel übertragen, welche die Synchronhülse verschiebt. Das Verschieben der Synchronhülse bewirkt, dass sich der Synchronring zu der Kupplungsverzahnung hin bewegt, und die konische Fläche innerhalb des Synchronrings passt auf die konische Fläche an der Außenseite der Kupplungsverzahnung. Im Ergebnis wird zwischen dem Synchronring und der Kupplungsverzahnung eine Reibung erzeugt. Diese Reibung hat die Wirkung, den Synchronring und die Kupplungsverzahnung auf die gleiche Drehzahl zu synchronisieren, was dazu führt, dass die an der Außenseite der Kupplungsverzahnung vorgesehene Längsverzahnung in die Längsverzahnung innerhalb der Synchronhülse eingreift.
Wenn nun die Synchronhülse im Begriff ist, mit der Kupplungsverzahnung in Eingriff zu treten, nachdem der Synchronring und die Kupplungsverzahnung synchronisiert worden sind, und diese Längsnuten nicht in einer passenden Ausrichtung sind, dann dreht sich die Kupplungsverzahnung in Bezug auf die Synchronhülse und tritt dann mit ihr in Eingriff. Weil dieser Eingrff durch die Drehung des Synchronrings und der durch die Synchronhülse angetriebenen Kupplungsverzahnung hergestellt wird, empfängt die Synchronhülse selbst von der Kupplungsverzahnung eine Reaktion in Richtung entgegengesetzt jener der Verschiebung der Synchronhülse. Diese Reaktionskraft wird allgemein als "zweistufige Eingriffslast" bezeichnet.
Weil diese zweistufige Eingriffslast von der Synchronhülse durch die Gangschaltvorrichtung auf den Schalthebel übertragen wird, muss der Fahrer, der den die Synchronhülse betätigenden Schalthebel bedient, eine relativ große Kraft aufbringen, um die zweistufige Eingriffslast für einen Gangschaltvorgang zu überwinden. Daher ist es für den Fahrer zum komfortablen Bedienen des Schalthebels wichtig, die zweistufige Eingriffslast zu minimieren, welche die Wirkung hat, die Handhabbarkeit des Schalthebels zu beein trächtigen.

Um eine solche zweistufige Eingriffslast nicht zu erzeugen, offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-240683 ein Verfahren, in dem die Längsverzahnung innerhalb der Synchronhülse mit Schrägzähnen versehen ist, deren Abschrägungswinkel an ihren Zahnwurzeln von jenen an ihren Zahnspitzen unterschiedlich ist. Wenn bei diesem Verfahren die Synchronhülse auf den Synchronring mit den Seiten der Zahnspitzen drückt, die einen relativ großen Schrägwinkel haben, ist die in der Achsrichtung des Synchronrings wirkende Kraft relativ groß. Im Ergebnis wird eine ausreichende Reibung zwischen der Synchronhülse und dem Synchronring erzeugt, was die Synchronisation erleichtert. Wenn andererseits die Synchronhülse auf den Synchronring mit den Seiten der Zahnwurzeln drückt, die einen relativ kleinen Schrägwinkel haben, ist die in der Umfangsrichtung des Synchronrings wirkende Kraft relativ groß, was den Eingriff des Synchronrings mit der Synchronhülse erleichtert. Im Ergebnis ist die Handhabbarkeit des Schalthebels verbessert.

Auch offenbart Subaru-Technik Nr. 24 "Study on the prevention of 2-step motion in a gear change of manual transmission", ausgegeben 1997, auf den Seiten 33–38, ein Verfahren zum Reduzieren der zweistufigen Eingriffslast, die beim Gangschalten erzeugt wird. In diesem Verfahren wird das Einrücken des Synchronrings mit der Kupplungsverzahnung verbessert, indem die Formen der Schrägzähne der Synchronhülse und der Kupplungsverzahnung modifiziert werden.

Zusätzlich zu den oben erwähnten Verfahren offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H06(1994)-316227 ein Verfahren zum Verbessern der Handhabbarkeit des Schalthebels, um einen angenehmen Schaltvorgang zu erreichen. Mit diesem Verfahren wird die zweistufige Eingriffslast durch einen elastischen Körper gedämpft, der zwischen dem Schalthebel und der den Schalthebel tragenden Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist, oder wird die Steifigkeit des Schalthebels selbst reduziert oder wird die zur Betätigung des Schalthebels erforderliche Kraft reduziert, indem das Hebelverhältnis des Systems vergrößert wird, das die Betätigungskraft von dem Schalthebel auf die Synchronhülse überträgt.

Wenn jedoch das Hebelverhältnis des Systems vergrößert wird, das die Bedienungskraft von dem Schalthebel auf die Synchronhülse überträgt, nimmt auch der Weg des Schalthebels zu. Diesbezüglich unterliegt ein solcher Schalthebel einer räumlichen Einschränkung im Inneren des Fahrzeugs, und auch gibt es eine Grenze für die Vergrößerung des Hebelverhältnisses hinsichtlich der Handhabbarkeit des Schalthebels. Daher besteht Bedarf nach einem manuellen Getriebe, dessen Gangschaltvorrichtung mit einem Schalthebel ausgestattet ist, der für eine verbesserte Handhabbarkeit durch ein anderes Verfahren als das oben erwähnte Verfahren zur Vergrößerung des Hebelverhältnisses sorgt.

Hinsichtlich der oben erwähnten Probleme ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Gangschaltvorrichtung für ein manuelles Getriebe anzugeben, welche Vorrichtung einen Dämpfer aufweist, um die von der Schaltgabel auf den Schalthebel wirkende Last zu reduzieren und hierdurch die Handhabbarkeit des Schalthebels zu verbessern.

Eine Gangschaltvorrichtung für ein manuelles Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Schaltarm und ein Schaltstück (zum Beispiel das in der folgenden Ausführung beschriebene 1.-2.-Gang-Schaltstück 41). Der Schaltarm ist auf einer Schaltwählwelle angebracht, die entsprechend der Schaltbetätigung eines Schalthebels drehbar ist, und der Schaltarm ist in Bezug auf die Schaltwählwelle drehbar. Das Schaltstück steht mit dem Armabschnitt des Schaltarms in Kontakt und wird durch den Armabschnitt entsprechend der Drehung des Schaltarms zum Schalten gedrückt. Dieses Schalten des Schaltstücks überträgt die bei der Schaltbedienung ausgeübte Betätigungskraft auf eine Synchronhülse (zum Beispiel die in der folgenden Ausführung beschriebene 1.-2.Gang-Synchronhülse 71) für einen Schaltvorgang. Die Gangschaltvorrichtung umfasst ferner einen Dämpfmechanismus (zum Beispiel den in der folgenden Ausführung beschriebenen Lastdämpfmechanismus 90), der in einem System vorgesehen ist, welches die Betätigungskraft zwischen der Schaltwählwelle und der Synchronhülse überträgt. Der Dämpfmechanismus dämpft die Last, die durch den Schaltarm auf die Schaltwählwelle übertragen wird.

Gemäß dieser Gangschaltvorrichtung werden sogenannte zweistufige Eingriffslasten, die beim Gangschalten von der Kupplungsverzahnung auf die Gangschaltvorrichtung übertragen werden, durch den Dämpfmechanismus reduziert, der insbesondere an dem Schaltarm vorgesehen ist. Dieser Dämpfmechanismus ist näher an der Synchronhülse angeordnet als der Schaltanschlag des Schaltarms, so dass nur eine kleine zweistufige Eingriffskraft von der Gangschaltvorrichtung auf den Schalthebel übertragen wird. Daher wird, ohne die Steifigkeit des Schalthebels zu beeinträchtigen, die Handhabbarkeit der Schaltbedienung für den Fahrer verbessert, um den Schalthebel komfortabel bedienen zu können.

In der oben beschriebenen Gangschaltvorrichtung für ein manuelles Getriebe kann der Schaltarm einen ersten Schaltarm, der sich zusammen mit der Schaltwählwelle als einstückiger Körper dreht, und einen zweiten Schaltarm, der sich in Bezug auf die Schaltwählwelle drehen kann, umfassen. Mit dieser Anordnung dreht sich der zweite Schaltarm in Bezug auf die Schaltwählwelle durch den Dämpfmechanismus, der an der Drehseite des zweiten Schaltarms vorgesehen ist, um die Last zu dämpfen.

Ferner umfasst in der oben beschriebenen Gangschaltvorrichtung für ein manuelles Getriebe der Dämpfmechanismus bevorzugt eine Eingriffsnut (zum Beispiel die in der folgenden Ausführung beschriebene Längsnut 51b), einen Aufnahmeraum, einen Kugelkörper (zum Beispiel die in der folgenden Ausführung beschriebene Stahlkugel 92), sowie einen elastischen Körper (zum Beispiel die in der folgenden Ausführung beschriebene Kegelfeder 93). Die Eingriffsnut erstreckt sich axial an der Umfangsfläche der Schaltwählwelle. Der Aufnahmeraum ist an dem Teil des zweiten Schaltarms vorgese hen, der drehbar auf der Schaltwählwelle sitzt, und hat eine Öffnung, die zu der Eingriffsnut weist. Der Kugelkörper ist in dem Aufnahmeraum angeordnet, um mit der Eingriffsnut zusammenzutreffen und in Eingriff zu treten, und der elastische Körper ist ebenfalls in dem Aufnahmeraum angeordnet, um den Kugelkörper zu der Eingriffsnut hin vorzuspannen. Wenn mit diesem Dämpfmechanismus die Schaltwählwelle und der zweite Schaltarm relativ zueinander innerhalb eines vorbestimmten Winkels drehen, verschiebt sich der Kugelkörper, der gegen die Vorspannung des elastischen Körpers gedrückt wird, in einer Richtung, in der er aus der Eingriffsnut herauskommt, so dass sich der zweite Schaltarm relativ zu der Schaltwählwelle drehen kann. Wenn andererseits die Schaltwählwelle und der zweite Schaltarm über den vorbestimmten Winkel hinaus relativ zueinander drehen, drückt der Kugelkörper, der sich in Richtung aus der Eingriffsnut heraus verschiebt, den elastischen Körper vollständig zusammen, wobei die Schaltwählwelle und der zweite Schaltarm durch den unter Druck gesetzten Kugelkörper in Eingriff treten, damit sich die Schaltwählwelle und der zweite Schaltarm als einstückiger Körper gemeinsam drehen.

In der oben beschriebenen Gangschaltvorrichtung für ein manuelles Getriebe kann dieser Lastdämpfmechanismus kleine Elemente wie den Kugelkörper und den elastischen Körper aufweisen, so dass der Dämpfmechanismus nicht viel Platz für seine Installation benötigt. Daher kann die erfindungsgemäße Gangschaltvorrichtung in einer kompakten Form ausgestaltet werden und mit geringem Kostenaufwand hergestellt werden.

Ferner vergrößert die Erfindung das Hebelverhältnis des Systems nicht, das die Betätigungskraft von dem Schalthebel auf die Synchronhülse überträgt, um die Bedienungslast zu reduzieren, so dass der Weg des Schalthebels nicht größer wird. Daher benötigt die Erfindung keinerlei vergrößerten Installationsraum für den Schalthebel. Auch wenn der Schalthebel einen verkürzten Weg hat, erreicht die Erfindung eine gute Handhabbarkeit für den Schalthebel, was dem Fahrer eine komfortable Bedienung des Schalthebels sicherstellt.

In der Gangschaltvorrichtung für ein manuelles Getriebe ist erfindungsgemäß der Schaltarm mit einem Dämpfmechanismus versehen, um die sogenannte zweistufige Eingriffslast zu reduzieren, die während des Gangschaltens von der Kupplungsverzahnung auf die Gangschaltvorrichtung übertragen wird. Dieser Dämpfmechanismus ist näher an der Synchronhülse angeordnet als zum Schaltanschlag des Schaltarms, so dass die zweistufige Eingriffslast von der Gangschaltvorrichtung auf den Schalthebel kaum übertragen wird. Auf diese Weise wird, ohne Beeinträchtigung der Steifigkeit des Schalthebels, die Handhabbarkeit der Gangschaltung für den Fahrer verbessert, um den Schalthebel komfortabel bedienen zu können.

Ferner kann dieser Lastdämpfmechanismus kleine Elemente aufweisen, wie den oben erwähnten Kugelkörper und elastischen Körper, und braucht daher nicht soviel Platz in einer Gangschaltvorrichtung, die vergleichsweise groß ist. Daher kann die erfindungsgemäße Gangschaltvorrichtung kompakt ausgestaltet und mit geringem Kostenaufwand hergestellt werden.

Zusätzlich führt die Erfindung zu keinerlei Vergrößerung des Hebelverhältnisses des Systems, das die Betätigungskraft von dem Schalthebel auf die Synchronhülse überträgt, so dass der Weg des Schalthebels nicht größer wird. Daher benötigt die Erfindung keinerlei größeren Installationsraum des Schalthebels. Auch wenn der Schalthebel einen verkürzten Weg hat, ist die Handhabbarkeit des Schalthebels relativ gut, was eine komfortable Bedienung des Schalthebels sicherstellt.

Die Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen weitergehend verständlich, die nur zur Illustration angegeben sind und die vorliegende Erfindung nicht einschränken.

1 zeigt schematisch ein Schaltschema für die Bedienung eines Schalthebels.

2 ist ein schematisches Diagramm eines Systems, das die auf den Schalthebel ausgeübte Bedienungskraft überträgt.

3 ist eine Schnittdraufsicht von Komponenten des Systems, das die Bedienungskraft in einem manuellen Getriebe überträgt, das mit einer erfindungsgemäßen Gangschaltvorrichtung ausgestattet ist.

4 ist eine Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Gangschaltvorrichtung.

5 ist eine Explosionsansicht einer Sperrplatte und diesbezüglicher Teile, die in der Gangschaltvorrichtung vorgesehen sind.

6 zeigt einen Lastdämpfmechanismus und diesbezügliche Teile, die in der Gangschaltvorrichtung vorgesehen sind.

7 ist eine Schnittansicht der 1.-2.Gangsynchronhülse und diesbezüglicher Teile, die in dem manuellen Getriebe vorgesehen sind.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführung einer erfindungsgemäßen Gangschaltvorrichtung für ein manuelles Getriebe in Bezug auf die 1–7 beschrieben.

Dieses manuelle Getriebe überträgt die Antriebskraft eines Motors mit veränderlichem Übersetzungs- bzw. Untersetzungsverhältnis, worin Niedrig-, 2.-5.- und Rückwärtskupplungen durch den Fahrer selektiv eingerückt werden, der den am Fahrersitz vorgesehenen Schalthebel L bedient. Daher wird zuerst das System beschrieben, das diese Bedienungskraft überträgt.
Der Schalthebel L, der zum Auswählen der 1.-5. Untersetzungsverhältnisse und des Rückwärtsverhältnisses verwendet wird (nachfolgend als "R-Gang" bezeichnet), wird gemäß dem in 1 gezeigten Schaltschema bedient. Wenn der Schalthebel L in der in Zeichnung mit SE angegebenen Richtung betätigt wird, dann kann er in einer der drei Wählstellungen positioniert werden: 1.-2.-Gang-Wählstellung X1, 3.-4.-Gang-Wählstellung X2 und 5.-R-Gang-Wählstellung X3. Während sich dann der Schalthebel L in der 1.-2.-Gang-Wählstellung X1 befindet, ist entweder die 1.-Gang-Stellung NIEDRIG oder die 2.-Gang-Stellung 2ter wählbar, wenn er in der mit SH angegebenen Richtung verschoben wird, die orthogonal zu der obigen Bedienungsrichtung SE ist. Ähnlich ist, während sich der Schalthebel L in der 3.-4.-Gang-Wählstellung X2 befindet, entweder die 3.-Gang-Stellung 3ter oder 4.-Gang-Stellung 4ter wählbar, wenn er in der mit SH angegebenen Richtung verschoben wird. Auch wenn in der 5.-R-Gang-Wählstellung X3 der Schalthebel L in der mit SH angegebenen Richtung verschoben wird, ist entweder die 5.-Gang-Stellung 5ter oder die Rückwärtsstellung R wählbar.
Wenn der Fahrer den Schalthebel L zu irgendeiner der oben erwähnten Gangänderungsstellungen schaltet, schwingt der Schalthebel L um die Stelle, die in 2 mit dem Punkt S angegeben ist, als Hebelstütze herum. Im Ergebnis wird die Kraft, die bei der Bedienung vom Fahrer auf den Schalthebel L ausgeübt wird, durch ein Schaltkabel 11 auf einen Schaltarm 53 übertragen, der sich um seine Mittelachse A herum dreht. Daher umfasst das System zur Übertragung der Bedienungskraft von dem Schalthebel L auf den Schaltarm 53 eine Mehrzahl von Hebeln, das Schaltkabel 11 und die Teile zum Verbinden dieser Komponenten.
3 zeigt das System 30, das die Bedienungskraft (Schaltkraft) in dem manuellen Getriebe überträgt, das mit der erfindungsgemäßen Gangschaltvorrichtung ausgestattet ist. Dieses Betätigungskraft-Übertragungssystem 30, das in dem Getriebegehäuse 21 vorgesehen ist, umfasst eine 1.-2.-Gang-Schaltgabelwelie 31, eine 3.-4.-Gang-Schaltgabelwelle 33 und eine 5.-R-Gang-Schaltgabelwelle 35, die längs- und axialbewegbar sind. Die 1.-2.-Gang-Schaltgabel 31 enthält Rastnuten 31a, die einen Rastmechanismus 32 darstellen. Durch diesen Mechanismus wird die 1.-2.-Gang-Schaltgabel 31 in einer der drei Positionen Niedrig, Neutral und Zweiter positioniert. Ähnlich haben die 3.-4.-Gang-Schaltgabelwelle 33 und die 5.-R-Gang-Schaltgabel welle 35 Rastnuten 33a bzw. 35a, die Rastmechanismen 34 bzw. 36 darstellen. Durch diese Mechanismen wird die 3.-4.-Gang-Schaltgabelwelle 33 in einer der drei Stellungen, Dritter, Neutral und Vierter, positioniert, und die 5.-R-Gang-Schaltgabelwelle 35 in einer der zwei Stellungen 5ter bzw. Rückwärts (R).
Ferner sind die 1.-2.-Gang-Schaltgabelwelle 31, die 3.-4.-Gang-Schaltgabelwelle 33 und die 5.-R-Gang-Schaltgabelwelle 35 mit einem 1.-2.-Gang-Schaltstück 41, einem 3.-4.-Gang-Schaltstück 43 bzw. einem 5.-R-Gang-Schaltstück 45 verbunden, die in dem Getriebegehäuse 21 gelagert sind. Diese Schaltstücke 41, 43 und 45 sind zusammen mit ihren jeweiligen Schaltgabelwellen 31, 33 und 35 axial beweglich. 3 zeigt nur das 3.-4.-Gang-Schaltstück 43, weil diese Zeichnung einen Zustand zeigt, in dem die Schaltstücke 41, 43 und 45 in Richtung orthogonal zum Papier der Zeichnung übereinander angeordnet sind.
Jedes Schaltstück 41, 43 oder 45 ist jeweils mit einer angenähert U-förmigen Wählnut 41a, 43a oder 45a versehen, und eine dieser Wählnuten 41a, 43a und 45a steht mit dem Oberende des Schaltarms 53 in Eingriff, der im Detail später beschrieben wird. Wenn der Schalthebel L in der in 1 gezeigten Richtung SE verschwenkt wird, kommt jede Wählnut 41a, 43a oder 45a selektiv und entsprechend in Kontakt mit dem Oberende des Schaltarms 53. Wenn der Schalthebel L in der Richtung SH in 1 verschwenkt wird, dann wird das Schaltstück 41, 43 oder 45, das die Wählnut 41a, 43a oder 45a im selektiven Eingriff mit dem Schaltarm 53 aufweist, mit der entsprechenden Schaltgabelwelle 31, 33 oder 35 in der axialen Richtung verschoben.
Die 1.-2.-Gang-Schaltgabelwelle 31, die 3.-4.-Gang-Schaltgabelwelle 33 und die 5.-R-Gang-Schaltgabelwelle 35 sind jeweils mit einer 1.-2.-Gang-Schaltgabel 61, einer 3.-4.-Gang-Schaltgabel 63 und einer 5.-R-Gang-Schaltgabel 65 versehen. Die 1.-2.-Gang-Schaltgabel 61 steht mit einer 1.-2.-Synchronhülse 71 in Eingriff, die eine 1.-Kupplung oder 2.-Kupplung aktiviert (nicht gezeigt). Die 3.-4.-Gang-Schaltgabel 63 steht mit einer 3.-4.-Gang-Syn chronhülse 73 in Eingriff, die eine 3.-Kupplung oder 4.-Kupplung (nicht gezeigt) aktiviert. Die 5.-R-Gang-Schaltgabel 65 steht mit einer 5.-R-Gang-Synchronhülse 75 in Eingriff, die eine 5.-Kupplung oder Rückwärts-Kupplung (nicht gezeigt) aktiviert.
Mit dieser Anordnung bewirkt die geeignete Bedienung des Schalthebels L, dass der Schaltarm 53 selektiv mit den Wählnuten 41a, 43a und 45a des 1.-2.-Gang-Schaltstücks 41, des 3.-4.-Gang-Schaltstücks 43 und des 5.-R-Gang-Schaltstücks 45 in Eingriff tritt, und bewirkt dann eine axiale Verschiebung der selektiv eingerückten 1.-2.-Gang-Schaltgabelwelle 31, der 3.-4.-Gang-Schaltgabelwelle 33 und der 5.-R-Gang-Schaltgabelwelle 35. Im Ergebnis werden die 1.-5.-Kupplungen und die Rückwärts-Kupplung selektiv aktiviert, um die entsprechenden Untersetzungsverhältnisse NIEDRIG – R herzustellen.
Nun wird die Gangschaltvorrichtung in Bezug auf 4 – 6 beschrieben. Wie in 4 gezeigt, umfasst die Gangschaltvorrichtung 50 verschiedene Elemente, wie etwa eine Schaltwählwelle 51, einen Schalthebel 52, den oben erwähnten Schaltarm 53, einen Rastmechanismus 80 und einen Lastdämpfmechanismus 90 sowie eine Sperrplatte 55 (in 5, jedoch nicht in 4 gezeigt), in die der Schaltarm 53 eingesetzt wird.
Wenn der Schalthebel L in 1 in der Richtung SE verschwenkt wird, wird diese Bewegung durch Elemente, wie etwa das Schaltkabel 11, übertragen, um die Schaltwählwelle 51 axial zu verschieben. Wenn der Schalthebel L in der Richtung SH in 1 verschwenkt wird, wird diese Bewegung durch verschiedene Elemente, wie etwa das Schaltkabel 11, übertragen, um den Schalthebel 52 zu verschwenken, der an der Schaltwählwelle 51 befestigt ist. Im Ergebnis dreht sich die Schaltwählwelle 51 um ihre Achse L1.
Der Schaltarm 53 umfasst zwei separate Elemente, einen ersten Schaltarm 53a und einen zweiten Schaltarm 53b, die zusammengesetzt sind. Diese beiden Elemente 53a und 53b sind mit kreisförmigen Löchern versehen, durch die die Schaltwählwelle 51 durchsetzt ist. Der erste Schaltarm 53a ist an der Schaltwählwelle 51 durch einen Bolzen 54 befestigt, der durch eine Beilagscheibe 54a in eine Befestigungsbohrung 51a eingeschraubt ist, die an einer Seite der Schaltwählwelle 51 vorgesehen ist. Ferner ist die Schaltwählwelle 51 an ihrer einen Seite mit einer sich axial erstreckenden Längsnut 51b versehen, und die Längsnut 51b dient zum Aktivieren des Lastdämpfmechanismus 90.
Die Schaltwählwelle 51 ist auch mit der Sperrplatte 55 ausgestattet, wie in 5 gezeigt. Die Sperrplatte 55 umfasst ein Paar von Seitenplatten 55a und 55b, ein Paar von Sperrzungen 55c und 55d sowie einen Schlitz 55e. Die Seitenplatten 55a und 55b sind in Richtung der Achse L1 der Schaltwählwelle 51, welche die Seitenplatten durchsetzt, mit Abstand voneinander angeordnet. Die Sperrzungen 55c und 55d stehen jeweils von den Seitenplatten 55a und 55b ab, unter Bildung des Schlitzes 55e zwischen den Sperrzungen in einer Ebene, die die Achse L1 der Schaltwählwelle 51 schneidet.
Die Sperrplatte 55 ist mit einer Führungsnut 55f versehen, die sich längs der Achse L1 der Schaltwählwelle 51 erstreckt. In der Führungsnut 55f sitzt ein Sperrbolzen 56 und ist an dem Getriebegehäuse 21 fixiert. Im Ergebnis wird die Bewegung der Sperrplatte 55 längs der Achse L1 der Schaltwählwelle 51 innerhalb einer Grenze zugelassen, während die Drehung der Sperrplatte 55 um die Achse L1 durch den Sperrbolzen 56 verhindert wird.
Die Sperrplatte 55 ist an der zu dem Schalthebel 52 weisenden Seite mit einer Schaltanschlag-Eingriffsnut 55g entlang dem Umfang der Schaltwählwelle 51 versehen, und die Schaltanschlag-Eingriffsnut 55g steht mit dem Schaltanschlag 87 des Rastmechanismus 80 des ersten Schaltarms 53a in Eingriff. Im Ergebnis wird die relative Drehung des ersten Schaltarms 53a um die Schaltwählwelle 51 herum über einen vorbestimmten Grad hinaus beschränkt, wenn sich die Schaltwählwelle 51 um die Achse L1 herum dreht.
Der oben erwähnten Schaltarm 53, ein angetriebener Arm 58 und eine Torsionsfeder 57 sind auf der Schaltwählwelle 51 zwischen den beiden Seitenplatten 55a und 55b der Sperrplatte 55 vorgesehen, so dass die Schaltwählwelle 51 durch diese Elemente positioniert wird, die mit der Schaltplatte 55 abgedeckt sind. Die Torsionsfeder 57 verbindet den Schaltarm 53 mit dem angetriebenen Arm 58, so dass der angetriebene Arm 58 der Bewegung des Schaltarms 53 folgt. Wenn der Schaltarm 53 mit der Wählnut 45a des 5.-R-Gang-Schaltstücks 45 in Eingriff tritt, wird im Ergebnis auch der angetriebene Arm 58 mit der Wählnut 45a in Eingriff gebracht und verhindert, dass sich der Schalthebel L direkt von der Rückwärtsstellung R zu der 5.-Gang-Stellung verschiebt.
Nun werden der Schaltarm 53, der Lastdämpfmechanismus 90 und diesbezügliche Komponenten in Bezug auf 6 beschrieben, die den Zustand zeigt, wo der Schaltarm 53 in Eingriff mit dem 1.-2.-Gang-Schaltstück 41 steht. Wie oben erwähnt, umfasst der Schaltarm 53 zwei Elemente, das sind der erste Schaltarm 53a und der zweite Schaltarm 53b. Der erste Schaltarm 53a, der mit dem später beschriebenen Rastmechanismus 80 in Eingriff steht, sitzt auf der Schaltwählwelle 51, so dass sich der erste Schaltarm 53a und die Schaltwählwelle 51 zusammen als einstückiger Körper drehen können. Der zweite Schaltarm 53b, der ein mit dem 1.-2.-Gang-Schaltstück 41 in Eingriff stehenden Armabschnitt 53c aufweist, ist auf der Schaltwählwelle 51 angebracht, um eine Relativdrehung zwischen diesen zu gestatten. Wenn der Schalthebel L in der Richtung SE in 1 verschwenkt wird, wird im Ergebnis der zweite Schaltarm 53b in der Richtung verschoben, die orthogonal zum Papier der Zeichnung von 6 ist. Wenn dann der Schalthebel L in der Richtung SH in 1 verschwenkt wird, wird der zweite Schaltarm 53b dementsprechend im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn um die in 6 angegebene Achse A herum gedreht.
Zwischen dem ersten Schaltarm 53a und der Sperrplatte 55 ist ein Rastmechanismus 80 vorgesehen, der ein geflanschtes Halterohr 81, eine Kugel 82, eine Feder 83, Rastnuten 84, 85 und 86 sowie einen Schaltanschlag 87 um fasst. Das Halterohr 81 hat eine Achse L2, die orthogonal zur Achse L1 der Schaltwählwelle 51 ist. Die Kugel 82 ist innerhalb des Halterohrs 81 gehalten, so dass sie sich entlang der Achse L2 des Halterohrs 81 bewegen kann. Die Feder 83 ist auch innerhalb des Halterohrs 81 vorgesehen, so dass sie die Kugel 82 zu dem ersten Schaltarm 53a hin vorspannt. Die drei Rastnuten 84, 85 und 86 sind am ersten Schaltarm 53a mit gleichen Umfangsabständen vorgesehen, so dass jede von ihnen mit der Kugel 82 in Eingriff treten kann. Der Schaltanschlag 87 steht am Umfang entlang der Schaltwählwelle 51 vor.
Der Rastmechanismus 80 definiert Winkelstellungen 84 und 86 (wo die Kugel 82 mit den Rastnuten 84 bzw. 86 eingreift) für den Schaltarm 53, der um die Achse A aus seiner Neutralstellung (wo die Kugel 82 mit der Rastnut 85 in Eingriff tritt) im Uhrzeigersinn und Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, wie in 6 gezeigt. Wenn der erste Schaltarm 53a von der Neutralstellung um einen vorbestimmten Winkel im Gegenuhrzeigersinn (in der Zeichnung mit dem Pfeil B gezeigt) gedreht wird, um die Kugel 82 in Eingriff mit der Rastnut 86 zu bringen, wird auch der zweite Schaltarm 53b mit seiner Achse L3 um einen vorbestimmten Grad in der gleichen Richtung B durch den Lastdämpfmechanismus 90 gedreht, der später beschrieben wird. Im Ergebnis wird das 1.-2.-Gang-Schaltstück 41, das durch den Armabschnitt 53c gedrückt wird, um einen vorbestimmten Abstand in der Richtung verschoben, die in der Zeichnung mit dem Pfeil D angegeben ist, um die Betätigungskraft auf die 1.-2.-Gang-Schaltgabel 61 zu übertragen. Wenn andererseits der erste Schaltarm 53a um einen vorbestimmten Winkel im Uhrzeigersinn (in der Zeichnung mit dem Pfeil C angegeben) aus der Neutralstellung gedreht wird, um die Kugel 82 in Eingriff mit der Rastnut 84 zu bringen, wird auch der zweite Schaltarm 53b um einen vorbestimmten Grad in der Richtung C durch den Lastdämpfmechanismus 90 gedreht. Im Ergebnis wird das 1.-2.-Gang-Schaltstück 41, das durch den Armabschnitt 53c gedrückt wird, um einen vorbestimmten Abstand in der Richtung verschoben, wie in der Zeichnung mit dem Pfeil E angegeben, um die Betätigungskraft auf die 1.-2.-Gang-Schaltgabel 61 zu übertragen. Der Schaltanschlag 87 begrenzt das Drehen des ersten Schaltarms 53a in den Richtungen B und C mit den vorbestimmten Winkeln. Daher überschreitet der Verschiebebetrag des 1.-2.-Gang-Schaltstücks 41 (auch den Betrag der sich axial verschiebenden 1.-2.-Gang-Schaltgabelwelle 31) den vorbestimmten Abstand niemals.
Der Lastdämpfmechanismus 90 umfasst die oben erwähnte Längsnut 51b, die sich axial an der Außenoberfläche der Schaltwählwelle 51 erstreckt, einen Sitz- bzw. Aufnahmeraum 91, eine Stahlkugel 92 und eine Kegelfeder 93. Der Aufnahmeraum 91 ist als Teil des zweiten Schaltarms 53b vorgesehen, der auf die Schaltwählwelle 51 aufgesetzt ist und sich in Bezug auf die Schaltwählwelle 51 dreht, so dass die Öffnung des Aufnahmeraums 91 zu der Längsnut 51b weist. Die Stahlkugel 92 und die Kegelfeder 93 sind in dem Aufnahmeraum 91 angeordnet, so dass die Stahlkugel 92, die durch die Kegelfeder 93 zu der Längsnut 51b hin vorgespannt wird, mit der Längsnut 51b in Eingriff tritt.
Wenn zum Beispiel der Schalthebel L in die 1.-Gang-Stellung NIEDRIG geschaltet wird, dann wird die Schaltwählwelle 51 um die Achse A in Gegenuhrzeigersinn gedreht. In diesem Fall wird die Stahlkugel 92, die mit der Längsnut 51b in Eingriff steht, gegen die Vorspannkraft der Kegelfeder 93 zu der Kegelfeder 93 hin gedrückt. Im Ergebnis wird die Kegelfeder 93 zusammengedrückt und erlaubt, dass sich die Stahlkugel 93 von dem in 6 gezeigten Zustand tiefer in den Aufnahmeraum 91 verschiebt, der von der Innenwand 53e innerhalb des zweiten Schaltarms 53b umgeben ist. Dann kommt die Kegelfeder 93 elastisch in vollständigen Kontakt mit der Innenwand 53e und erlaubt, dass die Stahlkugel 92 in Kontakt mit der Innenwand 53e des zweiten Schaltarms 53b kommt.
In diesem Zustand steht die Schaltwählwelle 51 mit dem zweiten Schaltarm 53b durch die Stahlkugel 92 in Eingriff, so dass die Schaltwählwelle 51 und der zweite Schaltarm 53b um die Achse A herum im Gegenuhrzeigersinn (in der mit dem Pfeil B angegebenen Richtung) gedreht werden, als ob sie ein einstückiger Körper wären. Im Ergebnis wird das 1.-2.-Gang-Schaltstück 41, das durch den Armabschnitt 53c gedrückt wird, in die mit dem Pfeil D angegebene Richtung verschoben, um die Bedienungskraft von dem Schalthebel L auf die 1.-2.-Gang-Synchronhülse 71 zu übertragen.
Nun wird in Bezug auf die 6 und 7 die Funktion des Lastdämpfmechanismus 90 beschrieben, um eine sogenannte zweistufige Eingriffslast zu reduzieren, die von der 1.-2.-Gang-Synchronhülse 71 auf den Schalthebel L übertragen wird. Wie in 7 gezeigt, wird die 1.-2.-Gang-Synchronhülse 71 in der mit dem Pfeil X angegebenen Richtung durch die auf die 1.-2.-Gang-Schaltgabel 61 übertragene Betätigungskraft verschoben, die den Synchronring 101 zu der 1.-Gang-Kupplungsverzahnung 102 drückt. Auf diese Weise werden die Drehungen des Synchronrings 101 und der 1.-Gang-Kupplungsverzahnung 102 synchronisiert, und wenn die 1.-2.-Gang-Synchronhülse 71 weiter in der mit dem Pfeil X angegebenen Richtung verschoben wird, kommt die 1.-2.-Gang-Synchronhülse 71 in Eingriff mit der 1.-Gang-Kupplungsverzahnung 102. Wenn in diesem Fall die Längsverzahnung, die am Innenumfang der 1.-2.-Gang-Synchronhülse 71 vorgesehen ist, und jene, die im Außenumfang der 1.-Gang-Kupplungsverzahnung 102 vorgesehen ist, nicht in der Eingriffsstellung zueinander fluchten, dreht sich der Synchronring 101 in Bezug auf die 1.-Gang-Kupplungsverzahnung 102 in Vorbereitung zu einem Eingriff, um eine Reibung zwischen dem Synchronring 101 und der 1.-Gang-Kupplungsverzahnung 102 zu erzeugen. Im Ergebnis erhält die 1.-2.-Gang-Synchronhülse 71 eine Reaktionskraft F von der 1.-Gang-Kupplungsverzahnung 102 durch den Synchronring 101 in Richtung entgegengesetzt der Schaltrichtung X. Diese Reaktionskraft ist eine sogenannte zweistufige Eingriffslast.
Diese Reaktionskraft F wird von der 1.-2.-Gang-Synchronhülse 71 durch die 1.-2.-Gang-Schaltgabel 61, die 1.-2.-Gang-Schaltgabelwelle 31 und das 1.-2.-Gang-Schaltstück 41 auf den Armabschnitt 53c übertragen, und wirkt in der Uhrzeigerrichtung, um den zweiten Schaltarm 53b in die Neutralstellung zurückzubringen. Jedoch kehrt der zweite Schaltarm 53b niemals zu der Neutralstellung zurück, weil der Winkel des durch die Reaktionskraft F ge drehten zweiten Schaltarms 53b innerhalb weniger Grade liegt, was kleiner ist als der oben erwähnte vorbestimmte Winkel, der erforderlich ist, dass sich die Rastnuten in den Rastmechanismus 80 verschieben. Ferner reicht diese kleine Drehung durch die Reaktionskraft F für den zweiten Schaltarm 53b nicht aus, um zu einem Eingriff mit der Schaltwählwelle 51 durch die Stahlkugel 92 zu führen, weil die Stahlkugel 92 durch die Elastizität der Kegelfeder 93 in die Längsnut 51b geschoben und versetzt wird. Im Ergebnis dreht sich der zweite Schaltarm 53b in Bezug auf die Schaltwählwelle 51, wobei die Reaktionskraft F kaum auf die Schaltwählwelle 51 übertragen wird. Daher besteht keine Chance, dass die zweistufige Eingriffslast auf den Schalthebel L übertragen wird, so dass sich die Schaltwählwelle 51 nicht um die in 6 gezeigte Achse A herum dreht.
Oben ist eine bevorzugte Ausführung der Erfindung beschrieben worden. Jedoch ist der Umfang der Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführung beschränkt, worin der Lastdämpfmechanismus 90 zwischen der Schaltwählwelle 51 und dem zweiten Schaltarm 53b vorgesehen ist. Solange die Last, welche von jeder Synchronhülse 71, 73 oder 75 auf die Schaltwählwelle 51 übertragen wird, gedämpft wird, kann der Lastdämpfmechanismus an jeder anderen Stelle vorgesehen sein. Zum Beispiel kann ein Lastdämpfmechanismus an jedem der Teile vorgesehen sein, wo die Schaltstücke 41, 43 und 45 mit dem Armabschnitt 53c des zweiten Schaltarms 53b in Eingriff treten, um die auf den zweiten Schaltarm 53b übertragene Last zu dämpfen.
In der obigen Ausführung ist der Kugelkörper, der hier den Lastdämpfmechanismus 90 darstellt, eine Stahlkugel 92, und der elastische Körper ist eine Kegelfeder 93. Jedoch kann zur Bildung des Lastdämpfmechanismus 90 anstelle der Stahlkugel 92 beispielsweise eine aus einem anderen Material hergestellte Metallkugel, eine Kunststoffkugel oder eine Keramikkugel als der Kugelkörper verwendet werden und anstelle der Kegelfeder 93 kann zum Beispiel eine Schraubenfeder, eine Blattfeder oder Gummi als der elastische Körper verwendet werden.
Eine erfindungsgemäße Gangschaltvorrichtung (50) für ein manuelles Getriebe umfasst einen Schaltarm (53), der in Übereinstimmung mit der Schaltbedienung eines Schalthebels (L) drehbar ist, sowie Schaltstücke (41, 43 und 45), deren jedes sich in Übereinstimmung mit der Drehung des Schaltarms (53) verschiebt, wobei dieses Verschieben des Schaltstücks (41) einen Schaltvorgang bewerkstelligt. Die erfindungsgemäße Gangschaltvorrichtung (50) umfasst ferner einen Lastdämpfmechanismus (90), der eine Längsnut (51b), einen Aufnahmeraum (91), eine Stahlkugel (92) und eine Kegelfeder (93) enthält. In dem Dämpfmechanismus wird die Stahlkugel (92) durch die Kegelfeder (93) zu der Längsnut (51b) hin gedrückt, um zu erlauben, dass sich der Schaltarm (53) relativ zu der Schaltwählwelle (51) dreht, um die von den Synchronhülsen (71, 73 und 75) auf den Gangschalthebel (L) wirkende Last zu reduzieren.

Claims

Gangschaltvorrichtung (50) für ein manuelles Getriebe, umfassend einen Schaltarm (53) und ein Schaltstück (41), wobei der Schaltarm (53) auf einer Schaltwählwelle (51) angebracht ist und in Bezug auf die Schaltwählwelle (51) drehbar ist, welche in Übereinstimmung mit einer Schaltbedienung eines Schalthebels (L) drehbar ist, wobei das Schaltstück (41) in Kontakt mit einem Armabschnitt (53c) des Schaltarms (53) steht und in Übereinstimmung mit einer Drehung des Schaltarms (53) durch den Armabschnitt (53c) verschoben wird, wobei zum Gangschalten durch das Verschieben des Schaltstücks (41) eine bei der Schaltbedienung ausgeübte Bedienungskraft auf eine Synchronhülse (71) übertragen wird; worin die Gangschaltvorrichtung (50) ferner einen Dämpfmechanismus (90) aufweist, der in einem System vorgesehen ist, das die Bedienungskraft zwischen der Schaltwählwelle (51) und der Synchronhülse (71) überträgt, wobei der Dämpfmechanismus (90) eine durch den Schaltarm (53) auf die Schaltwählwelle (51) übertragene Last (F) dämpft.
Gangschaltvorrichtung (50) für ein manuelles Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; dass der Schaltarm (53) einen ersten Schaltarm (53a), der sich zusammen mit der Schaltwählwelle (51) als einstückiger Körper dreht, und einen zweiten Schaltarm (53b), der sich in Bezug auf die Schaltwählwelle (51) drehen kann, aufweist; und der zweite Schaltarm (53b) in Bezug auf die Schaltwählwelle (51) durch den Dämpfmechanismus (90) gedreht wird, der an einer Drehseite des zweiten Schaltarms (53b) vorgesehen ist, um die Last (F) zu dämpfen.
Gangschaltvorrichtung (50) für ein manuelles Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfmechanismus (90) eine Eingriffsnut (51b) aufweist, die sich axial an einer Umfangsfläche der Schaltwählwelle (51) erstreckt, einen Aufnahmeraum (91), der an einem auf der Schaltwählwelle (51) drehbar sitzenden Teil des zweiten Schaltarms (53b) vorgesehen ist und eine Öffnung aufweist, die zu der Eingriffsnut (51b) weist, einen Kugelkörper (92), der in dem Aufnahmeraum (91) angeordnet ist, um auf die Eingriffsnut (51b) zu treffen und in Eingriff zu treten, sowie einen elastischen Körper (93), der ebenfalls in dem Aufnahmeraum (91) angeordnet ist, um den Kugelkörper (92) zu der Eingriffsnut (51b) hin vorzuspannen; wobei, wenn sich die Schaltwählwelle (51) und der zweite Schaltarm (53b) relativ zueinander innerhalb eines vorbestimmten Winkels drehen, der Kugelkörper (92), der gegen die Vorspannung des elastischen Körpers (93) gedrückt wird, sich in einer Richtung verschiebt, in der er aus der Eingriffsnut (51b) herauskommt, um zu erlauben, dass sich der zweite Schaltarm (53b) in Bezug auf die Schaltwählwelle (51) dreht; und wobei, wenn sich die Schaltwählwelle (51) und der zweite Schaltarm (53b) über den vorbestimmten Winkel hinaus relativ zueinander drehen, der Kugelkörper (92), der sich in der Richtung aus der Eingriffsnut (51b) heraus verlagert, den elastischen Körper im Wesentlichen vollständig zusammendrückt, so dass die Schaltwählwelle (51) und der zweite Schaltarm (53b) durch den unter Druck gesetzten Kugelkörper (92) in Eingriff treten, damit sich die Schaltwählwelle (51) und der zweite Schaltarm (53b) zusammen als einstückiger Körper drehen.
Gangschaltvorrichtung (50) für ein manuelles Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Körper (93) eine Kegelfeder (93) ist.
Gangschaltvorrichtung (50) für ein manuelles Getriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass auch in einem Zustand, wo der elastische Körper (93) vollständig zusammengedrückt worden ist, noch zumindest ein Teil des Kugelkörpers (92) mit der Eingriffsnut (51b) in Eingriff steht.