DE102005001551A1 - Schalteinrichtung für ein Getriebe - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Schalteinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe mit einem Wähl- und einem Schaltaktuator vorgeschlagen, umfassend eine Schaltwelle (2), welche Schaltgabeln (3) bzw. Schaltschwingen umfasst, die in Schiebemuffen zum Schalten der Gänge eingreifen, bei der die Schaltbewegung durch eine axiale Bewegung der Schaltwelle (2) durchführbar ist, wobei die Wählbewegung von der Schaltbewegung kinematisch entkoppelt ist und sich die Schaltwelle (2) bei der Wählbewegung nicht dreht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für ein mehrgängiges Schaltgetriebe, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Schalteinrichtungen für derartige Getriebe sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 199 01 055 A1 der Anmelderin eine Schaftvorrichtung für die Schaltungsbetätigung von Mehrstufenschaltgetrieben mit einer im Wesentlichen parallel zur Räderachse verschiebbaren und in einem Getriebegehäuse angeordneten Schaltwelle, auf der Koppeleinrichtungen angeordnet sind, welche eine Verbindung zwischen der Schaltwelle und Schaltgabeln bzw. Schaltschwingen der zu schaltenden Gänge herstellen. Ferner sind Verriegelungsmittel vorgesehen, die die Schaltgabeln bzw. Schaltschwingen der nicht zu schaltenden Gänge arretieren. Eine weitere Einstangen-Schalteinrichtung ist aus der DE 199 51 683 A1 der Anmelderin bekannt.
  • Aus dem Stand der Technik ist zudem bekannt, die Schaltabläufe in derartigen Getrieben zu automatisieren, wobei die Bewegung des Schalthebels nicht manuell, sondern durch Aktuatoren ausgeführt wird. Üblicherweise wird ein Schaltaktuator für alle Gassen in Kombination mit einem Wählaktuator verwendet. Hierbei wird die Schaltwelle mittels des Wählaktuators zur Gassenwahl gedreht und über den Schaltaktuator zum Schalten axial verschoben.
  • Eine bekannte Schalteinrichtung ist als Einschienenschaltung ausgeführt, wobei die axiale Bewegung der Schaltwelle zum Schalten mittels einer eingehängten Kolbenstange erfolgt und der Wählzylinder zur Drehbewegung der Schaltwelle zum Wählen der Gasse quer angeordnet ist. Der Schaltfinger ist verdrehfest auf der Schaltwelle angeordnet. Ferner erfolgt die Mitnahme der Schaltgabeln über Bügel und Kugelbolzen. Des weiteren ist eine Verriegelung vorgesehen, die am Schaltfinger geführt ist.
  • Getriebe für Nutzkraftfahrzeuge weisen häufig zwölf, sechzehn oder mehr Gänge auf. Derartige Vielganggetriebe sind meist als Mehrgruppengetriebe ausgestaltet, die sich in eine Vorschaltgruppe, eine Hauptgruppe bzw. ein Hauptgetriebe und eine Bereichsgruppe aufteilen. Um den durch die Vielzahl der Gänge entstehenden komplexen Schaltablauf zu erleichtern, weisen die meisten dieser Getriebe eine automatisierte Schalteinrichtung auf. Dabei können die Schaltungen in der Vorschaltgruppe und in der Bereichsgruppe pneumatisch erfolgen, während die Schaltungen im Hauptgetriebe manuell vom Fahrzeugführer durchgeführt werden oder mittels geeigneter elektrohydraulischer, elektropneumatischer und elektromotorischer Stelleinrichtungen oder einer Kombination aus diesen Aktuatoren automatisiert ablaufen.
  • Aus dem Stand der Technik ist bekannt, das Hauptgetriebe derart auszubilden, dass nur zwei Gassen zur Auswahl der Gänge erforderlich sind. Dies bedeutet, dass nur ein Schaltaktuator für die hohen Kraftanforderungen bei Nkw-Getrieben eingesetzt werden muss, da die zweite Gasse über Wählen durch den gleichen Schaltaktuator betätigbar ist.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatisierte Schalteinrichtung für ein Getriebe anzugeben, bei der die Kosten und der erforderliche Bauraum reduziert werden. Des weitem sollen die Kraft- und Weganforderungen an die Aktuatorik weitgehend gesenkt werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Demnach wird eine als Einschienenschalteinrichtung ausgeführte Schalteinrichtung für ein Schaltgetriebe mit einem Wähl- und einem Schaltaktuator vorgeschlagen, umfassend eine Schaltwelle, welche Schaltgabeln bzw. Schaltschwingen umfasst, die in Schiebemuffen zum Schatten der Gänge eingreifen, bei der die Schaltbewegung durch eine axiale Bewegung der Schaltwelle durchführbar ist und die Wählbewegung von der Schaltbewegung kinematisch entkoppelt ist. Hierbei dreht sich bei der Wählbewegung die Schaltwelle nicht.
  • Die Wählmechanik umfasst einen auf der Schaltwelle verdrehfrei und axial auf der Schaltwelle arretiert angeordneten Mitnehmer- bzw. Schaltfingerring für die Schaltgabelarme, umfassend einen Schaltfinger, der in entsprechende Nuten der Schaltgabelarme eingreift, und ein vom Wählaktuator radial antreibbares und axial nicht bewegliches gehäusefest arretiertes Verriegelungsteil, welches die Wählbewegung auf den Mitnehmer- bzw. Schaltfingerring überträgt und die Schaltgabeln bzw. Schaltschwingen der nicht zu schaltenden Gänge blockiert.
  • Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verriegelungsteil zwei Ringe, durch die die Schaltwelle geführt ist, welche durch einen in etwa parallel zur Längsachse der Schaltwelle verlaufenden Steg miteinander verdrehfest verbunden sind, wobei der Steg eine Längsnut aufweist, in die ein Finger des Schaltfingerringes in Verdrehrichtung spielfrei und axial verschiebbar angeordnet ist. Die Länge der Längsnut ist derart gewählt, dass die durch die axiale Bewegung der Schaltwelle und somit des Schaltfingerringes erzielbare Schaltbewegung durchführbar ist.
  • Ferner weist der eine Ring des Verriegelungsteiles ein Element auf, das mit dem Wählaktuator in Wirkverbindung steht, derart, dass eine Drehbewegung des Verriegelungsteils um die Schaltwelle und somit des Schaltfingerrin ges auf der Schaltwelle ermöglicht wird: Der andere Ring ist derart ausgebildet, dass er an derselben Position in Verdrehrichtung wie der Schaltfinger des Schaltfingerringes eine Nut aufweist, durch die bei der Schaltbewegung der jeweilige Schaltgabelarm führbar ist, während eine Bewegung der anderen Schaltgabelarme durch Blechsegmente des Ringes, die in Nuten der Schaltgabelarme eingreifen, blockiert wird.
  • Durch die erfindungsgemäße Konzeption werden die bei der Schaltung auftretenden Querkräfte in vorteilhafter Weise entkoppelt, was in einer erheblichen Absenkung des zum Wählen erforderlichen Kraftniveaus und somit in der Ermöglichung der Verwendung eines elektromagnetischen oder elektrodynamischen Wählaktuators resultiert; zudem wird der zum Wählen benötigte Weg reduziert. Durch die vorgesehene Verriegelung bzw. Gassenblockierung werden Fehlfunktionen des Wählvorganges verhindert. Der Wählaktuator kann auch durch einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder oder elektromotorisch betätigbar ausgeführt sein, wobei die Verwendung eines elektromagnetischen oder elektrodynamischen Aktuators in vorteilhafter Weise bauraumsparend und kostengünstig ist. Gemäß der Erfindung kann die axiale Bewegung der Schaltwelle über einen integrierten Kolben erfolgen.
  • Wenn das Getriebe vier Gänge bzw. zwei Gassen aufweist, wie es z.B. bei einem Hauptgetriebe eines Mehrgruppengetriebes der Fall sein kann, kann der elektromagnetisch oder elektrodynamisch betätigbare Wählaktuator besonders einfach aufgebaut sein und zwei Stellungen aufweisen, was insbesondere in Verbindung mit der Verwendung eines elektromagnetischen oder elektrodynamischen Aktuators in einer weiteren erheblichen Kostensenkung resultiert.
  • Gemäß der Erfindung kann der elektromagnetische Wählaktuator sowohl bei linearer als auch bei rotatorischer Bewegung vorzugsweise als Einfachhubmagnet, Umkehrhubmagnet oder Doppelhubmagnet ausgeführt sein.
  • Gemäß der Erfindung kann der elektrodynamische Wählaktuator sowohl bei linearer als auch bei rotatorischer Bewegung vorzugsweise als bistabiler Schaltmagnet, Voice-Coil-Aktuator oder Moving-Magnet ausgeführt sein.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. In diesen stellen dar:
  • 1 eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung;
  • 2 zwei weitere schematische Schnittansichten einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung und
  • 3 zwei weitere schematische Schnittansichten einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung.
  • Gemäß 1 umfasst die erfindungsgemäße Schalteinrichtung 1 eine Schaltwelle 2, die Schaltgabeln bzw. Schaltschwingen 3 umfasst, die in Schiebemuffen zum Schalten der Gänge eingreifen. Erfindungsgemäß ist die Schalteinrichtung 1 derart ausgeführt, dass die Wählbewegung von der Schaltbewegung kinematisch entkoppelt ist; die Schaltbewegung erfolgt durch eine axiale Bewegung der Schaltwelle 2 und die Wählbewegung durch eine Drehbewegung, an der die Schaltwelle 2 nicht beteiligt ist.
  • Die Wählmechanik umfasst einen auf der Schaltwelle 2 verdrehfrei und axial auf der Schaltwelle arretiert angeordneten Mitnehmer- bzw. Schaltfingerring 4 für die Schaltgabelarme 5, der einen Schaltfinger 6 zum Eingreifen in entsprechende Nuten 7 der Schaltgabelarme 5 aufweist und vorzugsweise als Schnappring ausgeführt sein kann.
  • Die Wählmechanik umfasst ferner ein von einem Wählaktuator radial antreibbares und axial nicht bewegliches, gehäusefest arretiertes Verriegelungsteil 8, welches die Wählbewegung auf den Mitnehmer- bzw. Schaltfingerring 4 überträgt und die Schaltgabeln bzw. Schaltschwingen 3 der nicht zu schaltenden Gänge blockiert.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des Verriegelungsteils ist im rechten Teil der 2 dargestellt. Das Verriegelungsteil 8 umfasst zwei Ringe 9, 10 durch die die Schaltwelle 2 geführt ist, welche durch einen in etwa parallel zur Längsachse der Schaltwelle 2 verlaufenden Steg 11 miteinander verdrehfest verbunden sind. Zwischen den beiden Ringen 9, 10 ist der Mitnehmer- bzw. Schaltfingerring 4 angeordnet. Der Steg 11 weist eine Längsnut 12 auf, in die ein Finger 13 des Schaltfingerringes 4 in Verdrehrichtung spielfrei und axial verschiebbar angeordnet ist. Die Länge der Längsnut ist derart gewählt, dass die durch die axiale Bewegung der Schaltwelle 2 und somit des mitgenommenen und nach der Wählbewegung in einer Nut des Schaltgabelarmes 5 des zu schaltenden Ganges eingreifenden Mitnehmer- bzw. Schaltfingerringes 4 erzielbare Schaltbewegung durchführbar ist.
  • Ferner weist der eine Ring 9 des Verriegelungsteiles 8 ein vorzugsweise bogenförmiges Element 14 auf, das mit dem Wählaktuator 15 beispielsweise über einen Schneckentrieb 16 in Wirkverbindung steht, derart, dass eine Drehbewegung des Verriegelungsteils 8 um die Schaltwelle 2 und somit des Schaltfingerringes 4 auf der Schaltwelle 2 ermöglicht wird. Zwischen dem Wählaktua tor und dem Element 14 kann optional ein Umlenkhebel vorgesehen sein. Das Element 14 ist im linken Teil der 2 sowie im linken Teil der 3 in einer Seitenansicht dargestellt. In Abhängigkeit von der Ausführung der Schalteinrichtung, wenn nur zwei Gassen vorgesehen sind, kann der Schneckentrieb durch ein einfacher aufgebautes Element ersetzt werden, welches zwei Positionen annehmen kann.
  • Der andere Ring 10 des Verriegelungsteils 8, der im rechten Teil der 3 in einer Seitenansicht dargestellt ist, ist derart ausgebildet, dass er an derselben Position in Verdrehrichtung wie der Schaltfinger 6 des Mitnehmer- bzw. Schaltfingerringes 4 eine Nut 17 aufweist, durch die bei der Schaltbewegung der jeweilige gewählte Schaltgabelarm 5 führbar ist, während eine Bewegung der anderen Schaltgabelarme 5' durch Blechsegmente 18 des Ringes 10, die in Nuten 19 der Schaltgabelarme 5' eingreifen, blockiert wird.
  • Das Verriegelungsteil 8 kann gemäß der Erfindung einstückig ausgebildet sein und nach der Herstellung umgebogen werden, um die gezeigte U-Form zu erhalten. Im Rahmen weiterer nicht dargestellter Ausführungsformen kann der Teil des Verriegelungsteils, der mit dem Wählantrieb in Wirkverbindung steht, in Abhängigkeit von der Bewegungsübertragung andere Formen als die gezeigte annehmen.
  • Durch die erfindungsgemäße Schalteinrichtung können in vorteilhafter Weise Getriebe, insbesondere Hauptgetriebe von Mehrgruppengetrieben, automatisiert werden, derart, dass die Wählbewegung im Getriebe mechanisch unabhängig von der Wählbewegung des vom Fahrer betätigbaren Schaltknüppels durchführbar ist.
  • Bei einigen handgeschalteten Gruppengetrieben nach dem Stand der Technik, bei denen eine starre Verbindung zwischen dem Schaltknüppel und der Schaltwelle vorgesehen ist, ergibt sich für den Fahrer ein ungewöhnliches Schaltbild, das keine fließende Schaltbewegung erlaubt, was zu Fehlschaltungen führen kann. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung kann dem Fahrer ein ihm gewohntes Schaltbild zur Verfügung gestellt werden. Hierbei ist bei der Umschaltung der Nachschaltgruppe zusätzlich eine Schaltrichtungsumkehr im Getriebe erforderlich, die beispielsweise mittels einer Schwinge realisierbar ist.
  • Selbstverständlich fällt auch jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumliche Anordnung der Bauteile der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung an sich sowie zueinander und soweit technisch sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche, ohne die Funktion der Schalteinrichtung, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen, auch wenn diese Ausbildungen nicht explizit in den Figuren oder in der Beschreibung dargestellt sind.
    •
    • 1
    Schalteinrichtung
    2
    Schaltwelle
    3
    Schaltgabel, Schaltschwinge
    4
    Mitnehmer- bzw. Schaltfingerring
    5
    Schaltgabelarm
    6
    Schaltfinger
    7
    Nut
    8
    Verriegelungsteil
    9
    Ring
    10
    Ring
    11
    Steg
    12
    Längsnut
    13
    Finger
    14
    bogenförmiges Element
    15
    Wählaktuator
    16
    Schneckentrieb
    17
    Nut
    18
    Blechsegment
    19
    Nut

Claims (13)

  1. Schalteinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe mit einem Wähl- und einem Schaltaktuator, umfassend eine Schaltwelle (2), welche Schaltgabeln (3) bzw. Schaltschwingen umfasst, die in Schiebemuffen zum Schalten der Gänge eingreifen, bei der die Schaltbewegung durch eine axiale Bewegung der Schaltwelle (2) durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wählbewegung von der Schaltbewegung kinematisch entkoppelt ist, wobei sich die Schaltwelle (2) bei der Wählbewegung nicht dreht.
  2. Schalteinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wählmechanik der Schalteinrichtung (1) einen auf der Schaltwelle (2) verdrehfrei und axial auf der Schaltwelle (2) arretiert angeordneten Mitnehmer- bzw. Schaltfingerring (4) für mit den Schaltgabeln (3) bzw. Schaltschwingen verbundene Schaltgabelarme (5) umfasst, welcher einen Schaltfinger (6) aufweist, der in entsprechende Nuten (7) der Schaltgabelarme (5) eingreift und ein vom Wählaktuator (15) in Verdrehrichtung antreibbares und axial nicht bewegliches gehäusefest arretiertes Verriegelungsteil (8) umfasst, welches die Wählbewegung auf den Mitnehmer- bzw. Schaltfingerring (4) überträgt und die Schaltgabeln (3) bzw. Schaltschwingen der nicht zu schaltenden Gänge blockiert.
  3. Schalteinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungsteil (8) zwei Ringe (9, 10) um-fasst, durch die die Schaltwelle (2) geführt ist, welche durch einen in etwa parallel zur Längsachse der Schaltwelle (2) verlaufenden Steg (11) miteinander verdrehfest verbunden sind und zwischen denen der Mitnehmer- bzw. Schaltfingerring (4) angeordnet ist, wobei der Steg (11) eine Längsnut (12) aufweist, in die ein Finger (13) des Schaltfingerringes (4) in Verdrehrichtung spielfrei und axial verschiebbar angeordnet ist und wobei die Länge der Längsnut (12) derart gewählt ist, dass die durch die axiale Bewegung der Schaltwelle (2) und somit des mitgenommenen und in einer Nut des Schaltgabelarmes (5) des zu schaltenden Ganges eingreifenden Mitnehmer- bzw. Schaltfingerringes (4) erzielbare Schaltbewegung durchführbar ist.
  4. Schalteinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Ring (9) des Verriegelungsteiles (8) ein Element (14) aufweist, das mit dem Wählaktuator (15) in Wirkverbindung steht, derart, dass eine Drehbewegung des Verriegelungsteils (8) und somit des Schaltfingerringes (4) auf der Schaltwelle (2) zum Wählen ermöglicht wird.
  5. Schalteinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wählaktuator (15) und dem Element (14) ein Umlenkhebel angeordnet ist.
  6. Schalteinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (14) als bogenförmiges Element ausgebildet ist, das mit dem Wählaktuator (15) über einen Schneckentrieb (16) verbunden ist.
  7. Schalteinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe nach Anspruch 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (10) des Verriegelungsteils (8) derart ausgebildet ist, dass er an derselben Position in Verdrehrichtung wie der Schaltfinger (6) des Mitnehmer- bzw. Schaltfingerringes (4) eine Nut (17) aufweist, durch die bei der Schaltbewegung der jeweilige gewählte Schaltgabelarm (5) führbar ist, während eine Bewegung der nicht gewählten Schaltgabelarme (5') durch Blechsegmente (18) des Ringes (10), die in Nuten (19) der nicht gewählten Schaltgabelarme (5') eingreifen, blockiert wird.
  8. Schalteinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wählaktuator (15) pneumatisch, hydraulisch, elektromotorisch, elektromagnetisch oder elektrodynamisch betätigbar ausgeführt ist.
  9. Schalteinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass zum Schalten zwei Gassen vorgesehen sind, der Wählaktuator (15) derart ausgebildet ist, dass er nur zwei Positionen annimmt.
  10. Schalteinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wählaktuator (15) ein elektromagnetisch oder elektrodynamisch betätigbarer Aktuator (15) ist.
  11. Schalteinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall eines elektromagnetisch betätigbaren Aktuators (15), dieser sowohl bei linearer als auch bei rotatorischer Bewegung als Einfachhubmagnet, Umkehrhubmagnet oder Doppelhubmagnet ausgeführt ist.
  12. Schalteinrichtung (1) für ein Schaltgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall eines elektrodynamisch betätigbaren Aktuators (15) dieser sowohl bei linearer als auch bei rotatorischer Bewegung als bistabiler Schaltmagnet, Voice-Coil-Aktuator oder Moving-Magnet ausgeführt ist.
  13. Verwendung einer Schalteinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche bei einem Getriebe, insbesondere bei einem Hauptgetriebe eines Mehrgruppengetriebes, wobei die Wählbewegung im Getriebe mechanisch unabhängig von der Wählbewegung des vom Fahrer betätigbaren Schaltknüppels durchführbar ist, und dem Fahrer ein ihm gewohntes Schaltbild zur Verfügung gestellt wird.
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