DE102004046730A1

DE102004046730A1 - Schalteinrichtung für ein mehrgängiges Schaltgetriebe

Info

Publication number: DE102004046730A1
Application number: DE200410046730
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Leibbrandt; Michael Dr. Schwekutsch
Original assignee: Getrag Ford Transmissions GmbH
Current assignee: Getrag Ford Transmissions GmbH
Priority date: 2004-09-25
Filing date: 2004-09-25
Publication date: 2006-04-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung (1) für ein mehrgängiges Schaltgetriebe, mit wenigstens einer ersten Schaltgabel (2) und einer zweiten Schaltgabel (3), durch die jeweils wenigstens ein Gang (A, B, C, D) des Schaltgetriebes einlegbar ist, wobei eine Schaltgabel (2, 3) durch eine Betätigungseinrichtung (5) betätigt wird. Um einen einfachen Aufbau der Schalteinrichtung zu erreichen, stützt sich die Betätigungseinrichtung (5) an der ersten Schaltgabel (2) ab beziehungsweise hält sich an dieser fest, während die Betätigungseinrichtung (5) die Position der zweiten Schaltgabel (3) verändert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für ein mehrgängiges Schaltgetriebe.
Mit Hilfe der Schalteinrichtung wird ein Schalten oder Einlegen eines Ganges des Schaltgetriebes durchgeführt. Dazu wird beispielsweise in einem automatisierten Handschaltgetriebe eine Schaltgabel ausgewählt und bewegt, die mit einer Schaltmuffe verbunden ist. Die Schaltmuffe sorgt, nach entsprechend durchgeführter Synchronisation, für eine drehfeste Verbindung zwischen einem Losrad und einer das Losrad tragenden Welle. Das Losrad ist einem Gang des Schaltgetriebes zugeordnet und kämmt ein Festrad einer anderen Getriebewelle. Durch die dann drehfeste Verbindung zwischen Losrad und Welle kann über das Losrad ein Drehmoment mit einem dem Gang entsprechenden Übersetzungsverhältnis übertragen werden.
Bei automatisierten Schaltgetrieben werden die Schaltgabeln durch hydraulische oder elektrische Betätigungseinrichtungen bewegt. Dabei ist es bekannt, für jede Schaltgabe eine Betätigungseinrichtung sowie einen Wegsensor vorzusehen, der für die Steuerung der betreffenden Betätigungseinrichtung notwendig ist.

Aus der DE 4335754 A1 ist eine Schaltvorrichtung bekannt, die drei Schaltgabeln aufweist. Jedoch ist hier nur eine einzige Betätigungseinrichtung vorgesehen, die die drei Schaltgabeln betätigt beziehungsweise verschiebt. Die Betätigungseinrichtung verschiebt dabei eine Schaltstange in axialer Richtung, wobei die Schaltstange über drei Koppeleinrichtungen jeweils mit einer der Schaltgabeln verbindbar ist.

Auch die DE 19920064 C2 offenbart eine Schalteinrichtung mit mehreren, in diesem Fall mit zwei Schaltgabeln, die sich jeweils mit einer Schaltstange über entsprechende Koppeleinrichtungen verbinden lassen. Die Schaltstange wird auch hier mittels einer einzigen Betätigungseinrichtung in Form eines Linearantriebs in Längsrichtung verschoben.

Gegenüber den Schalteinrichtungen, bei denen jeder Schaltgabel eine Betätigungseinrichtung zugeordnet ist, lassen sich durch die in der DE 4335754 A1 und DE 19920064 C2 beschriebenen Anordnung die Anzahl der Betätigungseinrichtungen reduzieren. Jedoch ist weiterhin für jede Schaltgabel ein Wegsensor notwendig, um eine entsprechende Steuerung der Schaltgabelbetätigung zu ermöglichen. Zudem müssen Koppeleinrichtungen vorgesehen sein und diese entsprechend angesteuert werden, um eine Verbindung zwischen einer Schaltgabel und der Schaltstange herzustellen und wieder zu lösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung für ein mehrgängiges Schaltgetriebe bereit zu stellen, das einen einfachen Aufbau aufweist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung ist ebenfalls nur eine Betätigungseinrichtung für zwei Schaltgabeln notwendig. Soll beispielsweise die erste Schaltgabel betätigt werden, also bewegt werden, stützt sich die Betätigungseinrichtung an der zweiten Schaltgabel ab oder hält sich an dieser fest. Im umgekehrten Fall, das heißt, wenn die zweite Schaltgabel betätigt werden soll, stützt sich die Betätigungseinrichtung an der erste Schaltgabel ab (die Zuordnung erste und zweite Schaltgabel ist für die Erfindung nicht relevant und kann beliebig gewählt werden). Der Unterschied zu dem oben aufgeführten Stand der Technik besteht daher darin, dass die Betätigungseinrichtung mechanisch zwischen zwei Schaltgabeln angeordnet ist und lediglich für eine relative Bewegung der Schaltgabeln untereinander sorgt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist wenigstens eine Verriegelung vorgesehen, durch die eine Schaltgabel in einer Neutralstellung mit einem feststehenden Gehäuseteil des Schaltgetriebes koppelbar ist. Wenn sich beispielsweise die erste Schaltgabel in ihrer Neutralstellung befindet und durch die ihr zugeordnete Verriegelung bezogen auf das Schaltgetriebe fixiert ist, lässt sich die absolute Position der zweiten Schaltgabel mit der Betätigungseinrichtung exakt festlegen oder steuern. Im umgekehrten Fall gilt das gleiche: Nur wenn die zweite Schaltgabel in einer definierten Stellung, hier in ihrer Neutralstellung verriegelt ist, lässt sich die erste Schaltgabel, deren Verriegelung nun aufgehoben sein muss, bezogen auf das Schaltgetriebe genau positionieren. Somit kann die nicht verriegelte Schaltgabel die zugehörige Schaltmuffe exakt führen.

Vorzugsweise stellt die Verriegelung eine formschlüssige Kopplung zwischen Schaltgabel und feststehendem Gehäuseteil her. Durch eine formschlüssige Kopplung lässt sich eine genau definierte Verriegelungsstellung festlegen. Es ist auch denkbar, dass die Verriegelung einen Kraftschluss zwischen Schaltgabel und dem feststehenden Gehäuseteil des Schaltgetriebes herstellt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Verriegelung schaltbar, wobei die für das Schalten und/oder für das Halten der Verriegelung notwendige Energie auf hydraulischem, elektrischen und/oder elektromagnetischen Wege bereitgestellt wird.

Die Schalteinrichtung kann eine erste Verriegelung für die erste Schaltgabel und eine zweite Verriegelung für die zweite Schaltgabel umfassen, wobei die erste und die zweite Verriegelung durch ein Bauteil miteinander verbunden sind. Das Bauteil stellt sicher, dass zu jeder Zeit zumindest eine der Schaltgabeln in deren jeweiligen Neutralstellung fixiert ist. Dadurch soll vermieden werden, dass nicht gleichzeitig zwei Gänge eingelegt sind, was zu einem kapitalen Getriebeschaden führen würde. Das Bauteil kann mechanisch in Form einer Wippe ausgebildet sein, mit deren Hilfe entweder die erste oder die zweite Schaltgabel in der jeweiligen Neutralstellung fixiert ist. Auch kann das Bauteil als Sperrglied ausgebildet sein, das verhindert, dass sich eine Schaltgabel aus der Neutralstellung löst, wenn sich die andere Schaltgabel nicht in deren Neutralstellung befindet. Auch kann das Bauteil in Form einer hydraulischen oder pneumatischen Steuerung realisiert sein.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Betätigungseinrichtung wenigstens zwei zueinander bewegliche Teile, wobei ein Teil mit der ersten Schaltgabel und der andere Teil mit der zweiten Schaltgabel verbunden ist. Eine derartige Verbindung zwischen Schaltgabel und einem Teil der Betätigungseinrichtung lässt sich im Vergleich zu einer schaltbaren Verbindung, wie dies bei dem oben aufgezeigten Stand der Technik ( DE 4335754 A1 ; DE 19920064 C2 ) einfacher und kostengünstiger umsetzen, da diese Verbindung ständig besteht und daher nicht aktiv gesteuert werden muss.

Die zwei zueinander beweglichen Teile können linear zueinander bewegbar sein. Wenn die Schaltgabel ebenfalls nur linear verschiebbar sind und die Bewegungsachse der Schaltgabeln mit der Bewegungsachse der linear zueinander bewegbaren Teile zusammenfällt, kann eine feste Verbindung zwischen den Teilen der Betätigungsvorrichtung und der jeweiligen Schaltgabeln vorgesehen werden.

Es ist auch möglich, dass beispielsweise die beiden Teile der Betätigungsrichtung zueinander in Form eines Spindelantriebs verdreht werden können, wobei beide Teile beispielsweise ein Außengewinde aufweisen können. Das Außengewinde des ersten Teils steht dabei mit einem linear verschiebbaren Innengewindesegment in Eingriff steht, welches zu der ersten Schaltgabeln gehört. Das Außengewinde des zweiten Teils ist analog ebenfalls über ein Innengewindesegment mit der zweiten Schaltgabel verbunden.

Vorzugsweise weist die Betätigungsrichtung eine Zylinder und eine darin verschiebbaren Kolben auf. Der Zylinder ist dabei mit einer Schaltgabel verbunden, während der Kolben mit der anderen Schaltgabel verbunden ist. Wird der Kolben im Zylinder mit Druck beaufschlagt, bewegen sich Zylinder und Kolben zueinander, was zu einer Relativbewegung zwischen den zwei Schaltgabel führt. Der Druck kann durch Hydrauliköl oder jedem anderen geeigneten Druckmittel aufgebaut werden. Anstelle der Kombination von Kolben und Zylinder kann auch eine andere Kombination, beispielsweise aus Rotor und Stator eines Elektromotors gewählt werden, so dass zwei Teile der Betätigungsvorrichtung hier zueinander verdrehbar wären.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Zylinder als doppeltwirkender Zylinder ausgebildet. Der in dem Zylinder verschiebbare Kolben kann dabei von beidseitig gezielt mit Druck beaufschlagt werden, so dass eine gesteuerte Bewegung des Kolben relativ zum Zylinder in zwei entgegengesetzte Richtungen möglich ist.

Dadurch lässt sich eine Schaltgabel, die entweder mit dem Kolben oder dem Zylinder verbunden ist, exakt in zwei Richtungen bewegen.

Vorzugsweise ist an dem Kolben eine Kolbenstange befestigt, die eine Bohrung aufweist, durch die ein Druckmedium wie beispielsweise Hydrauliköl in den Zylinder geführt werden kann. Die Bohrung kann sich parallel zur Achse der Kolbenstange erstrecken, wodurch gesonderte Ölleitungen eingespart werden können.

Bei der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung kann ein Wegsensor vorgesehen sein, der den Weg misst, den die beiden Schaltgabeln relativ zueinander zurücklegen. Ist die Lage einer der beiden Schaltgabeln durch eine Verriegelung in Neutralstellung fixiert und damit genau festgelegt, gibt die relative Wegmessung die absolute Lage der anderen Schaltgabel wieder. Der Wegsensor kann auch eingesetzt werden, den zurückgelegten Weg zwischen den beiden zueinander beweglichen zwei Teilen der Betätigungseinrichtung zu messen, beispielsweise die Anzahl der Drehungen zwischen dem Rotor und Stator eines oben bereits erwähnten Elektromotors, wenn dieser mit einem Spindelantrieb zum Betätigen der Schaltgabeln zusammenwirkt.

Anhand eines in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert.

1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung 1 eines hier nicht weiter dargestellten Schaltgetriebes. Die Schalteinrichtung 1 umfasst eine erste Schaltgabel 2 und eine zweite Schaltgabel 3. In der Darstellung der 1 befinden sich beiden Schaltgabeln 2, 3 in einer Neutralstellung N, von der aus jeweils die Schaltgabeln 2, 3 in Richtungen 4a, 4b, 4c, 4d (siehe Doppelpfeile 4) verschoben werden können. Durch entsprechende Verschiebung oder Betätigung einer Schaltgabel 2, 3 lässt sich ein Gang A, B, C oder D des Schaltgetriebes einlegen.
Die Schaltgabeln 2, 3 werden durch eine Betätigungseinrichtung 5 betätigt, die einen doppeltwirkenden Zylinder 6 betätigt. Der Zylinder 6 ist fest mit der Schaltgabel 3 verbunden. In dem Zylinder 6 ist ein Kolben 7 verschiebbar angeordnet, der über eine radial gelagerten Kolbenstange 8 mit der ersten Schaltgabel 2 verbunden ist.
Der Kolben 7 kann beidseitig mit einem geeigneten Druckmedium wie Hydrauliköl beaufschlagt werden, so dass er sich bezogen auf den Zylinder 6 exakt steuerbar in eine der durch die Doppelpfeile 4 gekennzeichneten Richtungen verfahren lässt.
Der ersten Schaltgabel 2 beziehungsweise der Kolbenstange 8 ist eine erste Verriegelung 9 zugeordnet, durch die die Lage der Schaltgabel 2 in ihrer Neutralstellung N fixiert werden kann. Durch eine zweite Verriegelung 10 lässt sich der Zylinder 6 und die damit fest verbundene zweite Schaltgabel 3 ebenfalls in ihrer Neutralstellung N verriegeln. Die erste und die zweite Verriegelung 9, 10 lassen sich aktiv regeln, d. h. der jeweilige Zustand der Verriegelung (Verriegelung offen oder geschlossen) kann erfasst und geschaltet werden.
In dem in der 1 gezeigten Zustand ist die erste Verriegelung aktiviert beziehungsweise geschlossen. Ein Verschieben der ersten Schaltgabel 2 aus deren Neutralstellung N heraus ist nicht möglich. Wird nun Hydrauliköl in eine erste Zylinderkammer 11 geführt und gleichzeitig Hydrauliköl aus einer zweiten Zylinderkammer 12 abgelassen, verschieben sich Zylinder 6 und Kolben 7 relativ zueinander. Da der Kolben 7 feststeht, bewegt sich absolut gesehen der Zylinder 6 und die daran befestigte zweite Schaltgabel 3 in Richtung 4c. Durch Verschieben der zweiten Schaltgabel 3 in Richtung 4c wird der Gang C eingelegt.
Ausgehend von dem in 1 gezeigten Zustand wird der Gang D eingelegt, indem Hydrauliköl in die zweite Zylinderkammer 12 geleitet wird. Als Folge vergrößert sich das Volumen in der Zylinderkammer 12, so dass bei feststehendem Kolben 7 der Zylinder 6 in die Richtung 4d gedrückt wird: Der Gang D wird eingelegt.
Um nun die Gänge A oder B einlegen zu können, muss die zweite Schaltgabel 3 in deren Neutralstellung N durch die zweite Verriegelung fixiert werden werden. Nach erfolgter Fixierung wird die erste Verriegelung geöffnet. Durch entsprechende Zuführung von Hydrauliköl in die erste oder zweite Zylinderkammer wird der Kolben 7 und damit die erste Schaltgabel 2 verschoben, so dass einer der Gänge A, B eingelegt werden kann. Beispielsweise wird der Gang B eingelegt, indem Hydrauliköl in die erste Zylinderkammer 11 geleitet wird.
Um die jeweilige Position der ersten und zweiten Schaltgabel 2, 3 zu erfassen, ist ein Wegsensor 13 vorgesehen. Der Wegsensor 13 misst die relative Verschiebung zwischen den Schaltgabeln 2, 3. Da wenigstens eine der Schaltgabeln 2, 3 in deren jeweiligen Neutralstellung N verriegelt ist und diese Stellung genau definiert ist, lässt sich über die relative Verschiebung die absolute Lage der anderen Schaltgabel 3, 2 bestimmen.

1: Schalteinrichtung
2: Erste Schaltgabel
3: Zweite Schaltgabel
4: Doppelpfeil (mit Richtungen 4a, 4b, 4c, 4d)
5: Betätigungseinrichtung
6: Zylinder
7: Kolben
8: Kolbenstange
9: Erste Verriegelung
10: Zweite Verriegelung
11: Erste Zylinderkammer
12: Zweite Zylinderkammer
13: Wegsensor
N: Neutralstellung
A: Gang
B: Gang
C: Gang
D: Gang

Claims

Schalteinrichtung (1) für ein mehrgängiges Schaltgetriebe, mit wenigstens einer ersten Schaltgabel (2) und einer zweiten Schaltgabel (3), durch die jeweils wenigstens ein Gang (A, B, C, D) des Schaltgetriebes einlegbar ist, wobei die Schaltgabeln (2, 3) durch eine Betätigungseinrichtung (5) betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaltgabel (2) als Stütze oder Halt für die Betätigungseinrichtung (5) dient, wenn die zweite Schaltgabel (3) durch die Betätigungseinrichtung (5) bewegt wird.
Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verriegelung (9, 10) vorgesehen ist, durch die die Schaltgabel (2, 3) in einer Neutralstellung (N) mit einem feststehenden Gehäuseteil des Schaltgetriebes koppelbar ist.
Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelung (9, 10) eine formschlüssige Kopplung zwischen Schaltgabel (2, 3) und feststehendem Gehäuseteil herstellt.
Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelung (9, 10) schaltbar ist, vorzugsweise durch hydraulische und/oder elektrische Energie.
Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Verriegelung (9) für die erste Schaltgabel (2) und eine zweite Verriegelung (10) für die zweite Schaltgabel (3) durch ein Bauteil miteinander verbunden sind, das sicherstellt, dass zu jeder Zeit zumindest eine der Schaltgabeln (2, 3) in deren Neutralstellung (N) fixiert ist.
Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (5) wenigstens zwei zueinander bewegliche Teile (6, 7) umfasst, wobei ein Teil (7) mit der ersten Schaltgabel (2) und der andere Teil (6) mit der zweiten Schaltgabel (3) verbunden ist.
Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Teile (6, 7) der Betätigungseinrichtung (5) linear zueinander bewegbar sind.
Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (5) einen Zylinder (6) und einen darin verschiebbaren Kolben (7) umfasst.
Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder ein doppeltwirkender Zylinder (6) ist.
Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kolben (7) eine Kolbenstange (8) mit wenigstens einer Bohrung befestigt ist, durch die Druckmedium in den Zylinder (6) geführt werden kann.
Schalteinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wegsensor (13) vorgesehen ist, der den Weg misst, den die beiden Schaltgabeln (2, 3) relativ zueinander zurücklegen.