DE102006017265A1

DE102006017265A1 - Steuerungsvorrichtung für eine Schaltung eines motorgetriebenen Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102006017265A1
Application number: DE200610017265
Authority: DE
Inventors: Andreas San Secondo di Pinerolo Geyer; Nicolae Pinerolo Alexandru; Ettore Berutti
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2006-10-19
Also published as: ITTO20050245A1; FR2884576A1

Abstract

Die Einheit umfasst eine Einlegestange (12), die eine Vertiefung (S), eine Vielzahl von nebeneinander auf der Einlegestange (12) angeordnete Einlegevorrichtungen (10a-10d) und eine Nockenauswahlstange (20) aufweist. Jede Einlegevorrichtung umfasst einen Auswahlfinger (11a-11d), um eine Gabel einer entsprechenden Vielzahl von Gabeln (FA-FD) der Schaltung zu betätigen, sowie eine Vorauswahlvorrichtung (14a-14d). Die Nockenauswahlstange (20) wirkt auf diese Vorrichtungen, um sie zwischen einem aktiven Zustand und einem passiven Zustand hin- und herzuschalten, wobei im aktiven Zustand der Einlegefinger (11a-11d) in Drehrichtung mit der Einlegestange (12) fest verbunden ist, während im passiven Zustand der Finger in Drehrichtung von der Einlegestange (12) gelöst ist. Vorteil: Die Auswahl des Bereichs ist mit keiner Überbrückungszeit verbunden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit für eine Schaltung eines motorisierten Fahrzeuges.

Wie es bekannt ist, wird das Wechseln der Schaltstufe durch zwei Bewegungen bestimmt. In der Hauptbewegung wird der Gang entweder eingelegt oder herausgenommen; mit der Nebenbewegung wird der Übersetzungsbereich ausgewählt, in den der zu einlegende Gang gehört. Wenn das Wechseln der Schaltstufe im selben Bereich stattfindet, wird nur die Bewegung benötigt, mit der der derzeitige Gang herausgenommen wird und der neue Gang eingelegt wird. Wenn aber der neue Gang sich nicht im selben Bereich befindet, muss man zuerst den derzeitigen Gang herausnehmen, dann den neuen Bereich auswählen und endlich den neuen Gang einlegen. Das Auswählen des neuen Bereichs kann deswegen nur erledigt werden, wenn die Schaltung auf Leerlauf ist, und zwar nachdem der derzeitige Gang herausgenommen wurde. Demzufolge wird die für das Wechseln der Schaltstufe benötigte Zeit größer, gegenüber der Zeit, die für das Wechseln der Schaltstufe benötigt wird, ohne zuerst den Bereich auswählen zu müssen.

Es ist deswegen ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das Einlegen eines neuen Gangs zu beschleunigen, wobei sich der neue Gang in einem anderen Bereich befindet als der derzeitige Gang, indem der neue Bereich vor dem Herausnehmen des derzeitigen Gangs ausgewählt wird, um somit die Zeit der üblichen Auswahlbewegung zu vermeiden. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wechseln der Schaltstufe zu erlauben, bei dem es möglich ist, zwischen zwei beliebigen Gängen direkt zu wechseln und zwar zwischen Gängen, die zu beliebigen Bereichen gehören, ohne einer vorbestimmten Reihenfolge zu folgen.

Diese und andere Ziele, die durch die folgende Beschreibung näher erläutert werden, werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Steuereinheit erreicht, die die in den beiliegenden Ansprüchen beanspruchten Merkmalen aufweist.

Im Folgenden werden die strukturellen und funktionellen Merkmale einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher erläutert, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebene bevorzugte Ausführungsform beschränkt ist. Es wird Bezug auf die beigefügten Figuren genommen; insbesondere zeigt in den Figuren:

1 eine perspektivische, schematische, Teilschnittansicht einer Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung;

2–7 perspektivische, schematische Ansichten der Steuereinheit während einer Reihenfolge von Gangwechseln;

8–9 Querschnittsansichten einer der Vorrichtungen der erfindungsgemäßen Einheit, und zwar in zwei unterschiedlichen Betriebspositionen;

10–13 schematische Querschnittsansichten der unterschiedlichen Positionen der Vorrichtungen der erfindungsgemäßen Einheit in unterschiedlichen Betriebszuständen.

Wie aus den Figuren ersichtlich ist, werden vier Einlegegabeln (Fa, Fb, Fc, Fd) einer Schaltung durch vier entsprechende Einlegevorrichtungen 10a–10d gesteuert, von denen jeder einen Einlegefinger 11a–11d aufweist, der dazu geeignet ist, eine der Gabeln zu betätigen. Die Einlegevorrichtungen sind nebeneinander angeordnet und zwar auf einer Einlegestange 12, die um ihre eigene Achse von einem elektrischen Getriebe (in den Figuren nicht gezeigt) gedreht wird. In jeder der Einlegevorrichtungen ist der Einlegefinger entweder fest verbunden oder einteilig mit einem entsprechenden Einlegekörper 13a–13d gebaut, der drehbar auf der Stange 12 angebracht ist. Auf jedem der Einlegekörper 13a–13d ist eine Vorauswahlvorrichtung 14a–14d angebracht, die später näher beschrieben wird und dazu dient, den entsprechenden Einlegekörper mit der Stange 12 zu koppeln und von der Stange 12 zu lösen. In dem Zustand, in dem der Einlegekörper mit der Stange 12 gekoppelt ist, wird der entsprechende Finger durch Drehung der Stange 12 und der entsprechenden Einlegevorrichtung quer zur Längsrichtung der Stange 12 bewegt, um eine der Gabeln Fa–Fd zu bewegen.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche sind Ausdrücke, die Stellungen und Orientierungen betreffen, wie z.B. "radial", "quer" oder "axial" und "längsorientiert" auf die Achse der Einlegestange 12 bezogen.
Wie es näher in den 8 und 9 dargestellt ist, weist jede Vorauswahlvorrichtung 14 zwei Elemente 15, 16 auf, die wechselseitig entlang einer zur Einlegestange 12 quer orientierten Richtung verschiebbar sind; weiterhin weist jede Vorauswahlvorrichtung 14 eine Hauptdruckfeder 17 und eine oder mehrere Paare von Nebendruckfedern 18, 19 auf. Die Bewegungen der Vorrichtungen 14 sind durch die Winkelposition einer Auswahlnockenstange 20 bestimmt, die parallel zur Einlegestange 12 verläuft, sowie durch die Winkelposition der Stange 12, die weiterhin eine längsorientierte Vertiefung S aufweist.
Die Auswahlstange 20 weist eine Vielzahl von Nocken 21a–21d auf, deren Zahl der Zahl der Übersetzungsbereiche der Schaltung entspricht (in diesem Beispiel vier Bereiche), und die nebeneinander mit einem vorbestimmten Abstand in Längsrichtung angeordnet und in radialer Richtung versetzt sind. Die vier Einlegevorrichtungen 10a–10d sind entlang der Einlegestange 12 angeordnet, und zwar so dass jede der Vorrichtungen 14a–14d in Querrichtung mit einem entsprechenden Nocken 21a–21d in Reihe und Glied steht.
Gemäß der bevorzugten, in den 8 und 9 dargestellten Ausführungsform besteht der erste bewegliche Teil der Vorrichtung 14 aus einem T-förmigen Stift 15, der einen querorientierten Stab 151 aufweist, mit einem Vorsprung 152, dessen Durchmesser kleiner ist als der des Stabs 151, und dazu geeignet ist, in die Vertiefung S eingesetzt zu werden; weiterhin weist der Stift 15 zwei seitliche gegenüberliegende Flügel 153 und 154 auf. Der Stab 151 ist verschiebbar in eine in radialer Richtung orientierte Öffnung 131 aufgenommen, die im Einlegekörper 13 angefertigt ist. Das zweite bewegliche Element 16 bildet einen eine größere konvexe Fläche 162 aufweisenden Kopf 161, sowie zwei querorientierte, parallel laufende Säulen 163, 164, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des Stabs 151 befinden, und in zwei querorientierten Sacklöchern 133, 134 des Einlegekörpers 13 aufgenommen sind. Die Hauptfeder 17, deren Härte höher ist als die gesamte Härte der zwei Nebenfedern 18 und 19 ist, ist in Radialrichtung zwischen den zwei Teilen oder Elementen 15 und 16 angeordnet. Die Nebenfedern 18 und 19 sind in radialer Richtung zwischen dem Boden der Sacklöcher 133, 134 des Körpers 13 und den Flügeln 143, 145 des ersten beweglichen Teils 15 angeordnet.
Die 8 zeigt eine Vorauswahlvorrichtung 14 in einem aktiven Zustand, in dem der Einlegefinger 11, der dazu dient, eine der Gabeln Fa–Fd zu betätigen, in Drehrichtung mit der Einlegestange 12 fest verbunden ist, weil der Vorsprung 152 des Stifts 15 in der Vertiefung S der Stange 12 eingesetzt ist. Im Gegensatz dazu ist in 9 die Vorauswahlvorrichtung 14 in einem Zustand gezeigt, in dem sie stillgelegt ist, weil der Stift 15 nicht in der Vertiefung S der Einlegestange eingesetzt ist, so dass der Körper 14 und der Einlegefinger 11 in Drehrichtung nicht mit der Stange 12 fest verbunden sind.
Die Einlegevorrichtungen 10a–10d sind von einer starren und festen Hülle 22 geschützt, die einen oberen längsorientierten Schlitz 23 aufweist, der den Nocken der Auswahlstange 20 ermöglicht, die beweglichen Köpfe 161a–161d der Vorrichtungen 14a–14d zu betätigen (siehe
1 und 2–7). Aus Gründen, die im Folgenden näher erläutert werden, weist die Hülle 22 eine innere konkave Fläche 24 auf (aus den 10-13 besser zu erkennen), die in der Mitte eine Aufnahme 52 bilden kann, mit zwei gegenüberliegenden seitlichen Schulterflächen 26, die dazu geeignet sind, unerwünschte Drehungen der Körper 13a–13d zu vermeiden.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt. Zuerst wird das Wechseln zwischen Leerlauf und erstem Gang (2 und 3) und dann das Wechseln zwischen erstem und fünftem Gang (4-7) der Erklärung halber beschrieben.
In 2 befindet sich die Schaltung im Leerlauf. Die Gabeln Fa–Fd sind in Längsrichtung in einer Reihe angeordnet und die Vertiefung S der Einlegestange 12 ist nach oben orientiert. Die Auswahlstange 20 ist so gedreht, dass der Nocken 21a, der den Bereich des ersten Gangs 1a und des zweiten Gangs 2a auswählt nach unten orientiert ist und den Kopf 161a der Vorrichtung 14a nach unten drückt. Die Vorrichtung 10a befindet sich in dem in 8 dargestellten aktiven Zustand. Die Hauptfeder 17, die starrer ist, drückt den ersten beweglichen Teil 15 nach unten und überwindet den elastischen Gegendruck der Nebenfeder 18, 19, die weniger starr sind. Der Stab 151 geht in die Vertiefung S hinein, so dass der Körper 13a in Drehrichtung mit der Einlegestange 12 angekoppelt ist. Somit wird der Bereich des ersten Gangs 1a und des zweiten Gangs 2a ausgewählt. Die Vorrichtungen 10b, 10c und 10d befinden sich dagegen in dem in 10 schematisch dargestellten inaktiven Zustand.
Die Einlegestange 12 wird dann gedreht, und zwar in die von dem Pfeil A bezeichnete Richtung (siehe 3), so dass der Körper 13a zusammen mit der Stange 12 gedreht wird; somit wird die Gabel Fa in Querrichtung verschoben. Der erste Gang ist damit eingelegt. Wie in 11 dargestellt ist, verhindert die innere Fläche 24 der Hülle, dass sich der Kopf 161a ausdehnt und hält durch die Feder 17a den Stift 15 in der Vertiefung S. Die Vorauswahlvorrichtungen 10b, 10c, 10d der anderen Bereiche befinden sich in dem in 12 dargestellten inaktiven Zustand, indem sie in Drehrichtung mit der Einlegestange 12 nicht fest verbunden sondern von ihm ausgelöst sind. Die Hauptfedern 17b, 17c und 17d sind ganz ausgestreckt, die Köpfe 161b, 161c, 161d sind in die mittlere Aufnahme 25 gedrückt, in der die seitlichen Schulterflächen 26 die Vorrichtungen 10b, 10c und 10d in ihrer korrekten Position halten, in der die Köpfe sich ausgerichtet zu dem Schlitz 23 befinden.
Um vom ersten Gang 1a zum fünften Gang gemäß einer Betätigung des Autofahrers zu wechseln, wird die Auswahlstange 20 gedreht, z.B. um 180°, und zwar durch eine Steuerung (in den Figuren nicht gezeigt), so dass der Auswahlnocken 21c des Bereichs des fünften Gangs 5a und des sechsten Gangs 6a nach unten orientiert wird (siehe 4). Wie es in 13 schematisch dargestellt ist, wird der Kopf 161c der Vorrichtung 10c nach unten geschoben, indem die Hauptfeder 17c gedrückt wird; der Stift 15c kann sich aber nicht in die Vertiefung S einsetzen, weil der erste Gang immer noch eingelegt ist und die Stange 12 immer noch gedreht ist. Jedenfalls ist der Bereich des fünften Gangs 5a und des sechsten Gangs 6a vorausgewählt. Anschließend wird die Kupplung ausgekuppelt und, sobald die Schaltung durch Drehung der Einlegestange 12 auf Leerlauf gebracht wird (5), sind die Federn 17–19 der Vorrichtung 10a frei sich auszudehnen, weil der Nocken 21a nach oben gedreht wird. Diese Federn heben den Kopf 161a auf (6) und lösen den Stift 15a von der Vertiefung S aus. Gleichzeitig dehnt sich die vorgedrückte Hauptfeder 17c der Vorrichtung 10c aus und drückt den Stift 15c in die Vertiefung S, so dass die Nebenfeder 18c und 19c gedrückt werden. Der Bereich des fünften Gangs 5a und des sechsten Gangs 6a ist jetzt ausgewählt. Die Einlegestange 12 wird jetzt gedreht in die von dem Pfeil B angezeigte Drehrichtung (siehe 7), so dass sich der Körper 13c zusammen mit der Stange 12 dreht und schiebt somit die Gabel FC in Querrichtung. Der fünfte Gang ist jetzt eingelegt.
Man versteht deswegen, dass die Auswahl des Bereichs, zu dem der einzulegende Gang gehört, zu demselben Zeitpunkt stattfindet, zu dem die Schaltung auf Leerlauf gebracht wird. Gegenüber der im Stand der Technik bekannten, in der Einführung erwähnten Technik, wird deswegen eine Überbrückungszeit vermieden, so dass das Wechseln von einem Gang zu einem, einem anderen Bereich gehörenden Gang schneller stattfindet, so dass der Fahrkomfort und die Leistungen des Fahrzeuges verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt, die nur als ein Beispiel der erfindungsgemäßen Einheit zu betrachten ist; die Erfindung kann deswegen bezüglich ihrer Form, den Anordnungen von Bestandteilen oder konstruktiven und auch funktionellen Details geändert werden, wie dem Fachmann klar ist. Insbesondere könnte die Auswahlnockenstange 20 durch äquivalente Auswahlmittel ersetzt werden, z.B. durch eine Vielzahl von Betätigungsmitteln, die in Längsrichtung mit Abstand angeordnet sind und selektiv in Querrichtung die Auswahlvorrichtungen der unterschiedlichen Bereiche betätigen oder sogar durch ein oder mehrere Druckmittel, die so gesteuert sind, dass sie sich parallel zur Einlegestange verschieben und in Querrichtung bewegen, um somit jede beliebige Vorauswahlvorrichtung zu betätigen.

Claims

Steuereinheit für die Schaltung eines motorisierten Fahrzeuges, die aufweist: – eine Einlegestange (12), die drehbar um ihre eigene Längsachse betätigt werden kann; – eine Vielzahl von Einlegevorrichtungen (10a–10d), die auf der Einlegestange angebracht sind, wobei jede Einlegevorrichtung Einlegemittel (11a–11d) aufweist, um eine Gabel einer entsprechenden Vielzahl von Einlegegabeln (Fa–Fd) der Schaltung zu betätigen, sowie eine Vorauswahlvorrichtung (14a–14d), die dazu geeignet ist, einen aktiven Zustand zu erreichen, indem das Einlegemittel (11a–11d) in Drehrichtung mit der Einlegestange fest verbunden ist, als auch einen inaktiven Zustand, indem das Einlegemittel in Drehrichtung aus der Einlegestange gelöst ist; – Auswahlmittel (20, 21a–21d), um den Betriebszustand der Vorauswahlvorrichtungen (14a–14d) zu wechseln.
Steuereinheit gemäß Anspruch 1, bei der die Auswahlmittel eine Nockenauswahlstange (20) aufweisen, die parallel zu der Einlegestange (12) angeordnet ist und eine Vielzahl von Nocken (21a–21d) aufweist, von denen jeder dazu geeignet ist, eine entsprechende Vorauswahlvorrichtung (14a–14d) zu betätigen, um somit den Betriebszustand zu wechseln.
Steuereinheit gemäß Anspruch 1, bei der jede Vorauswahlvorrichtung (14a–14d) die folgenden Merkmale aufweist: einen ersten beweglichen Teil (15), der in eine zur Einlegestange (12) querorientierte Richtung verschiebbar ist und einen Bereich (152) aufweist, der dazu geeignet ist, in Drehrichtung mit der Einlegestange (12) zu koppeln, einen zweiten beweglichen Teil (16), der in eine zur Einlegestange (12) querorientierte Richtung verschiebbar ist, und einen Kopf (161) aufweist, der dazu geeignet ist, von einem dieser Auswahlmittel (21a–21d) eingesetzt zu werden, erste Federmittel (17), die zwischen diesem ersten und diesem zweiten beweglichen Teil (15, 16) zusammendrückbar sind, und zweite Federmittel (18, 19), die zwischen dem ersten beweglichen Teil (15) und dem starren Körper (13) zusammendrückbar sind, wobei der starre Körper (13) entweder einteilig oder fest verbunden mit diesem entsprechenden Einlegemittel (11) ist.
Steuereinheit gemäß Anspruch 3, bei der die ersten Federmittel (17) eine Gesamthärte aufweisen, die höher ist als die Gesamthärte der zweiten Federmittel (18, 19).
Steuereinheit gemäß Anspruch 3, bei der der Ankupplungsbereich (152) des ersten beweglichen Teils (15) ein Stab oder ein Stift ist, der dazu geeignet ist, in eine Vertiefung (S) der Einlegestange (12) einzudringen, wenn sich die Vorauswahlvorrichtung (15) in dem aktiven Zustand befindet.
Steuereinheit gemäß Anspruch 1, bei der die Einlegestange (12) eine Vertiefung (S) aufweist, die sich in Längsrichtung erstreckt und dazu geeignet ist, es der Einlegestange (12) zu ermöglichen, mit einem beweglichen Element (15a–15d) an eine beliebige der Vorauswahlvorrichtungen (14a–14d) anzukoppeln, wenn sich das bewegliche Element in dem aktiven Zustand befindet.
Steuereinheit gemäß Anspruch 1, bei der die Einlegevorrichtungen (10a–10d) funktionmäßig einem Paar von festen seitlich angeordneten Anschlagflächen zugeordnet sind, die sich auf gegenüberliegende Seiten einer durch die Einlegestange (12) und die Auswahlmittel (20) verlaufenden Ebene befinden, und dazu geeignet sind, die Vorrichtungen zu hindern, um die Einlegestange (12) zu drehen, wenn die entsprechenden Vorauswahlvorrichtungen (14a–14d) sich in dem inaktiven Zustand befinden.
Steuereinheit gemäß Anspruch 3, bei der die Einlegevorrichtungen (10a–10d) funktionsmäßig einem Paar von festen Anschlagflächen (24) zugeordnet sind, die in Richtung der Einlegestange (12) orientiert sind und auf gegenüberliegenden Seiten eine in Längsrichtung, durch die Einlegestange (12) und die Auswahlmittel (20) verlaufende Ebene angeordnet sind, wobei diese Anschlagflächen (24) den zweiten beweglichen Teil (16) einer der Vorauswahlvorrichtungen (14a–14d) betätigen, um somit den beweglichen Teil in dem aktiven Zustand zu halten, gegen den Druck dieser Federmittel (17–19), wenn die entsprechende Einlegevorrichtung (10a–10d) zusammen mit der Einlegestange (12) gedreht wird.