DE102006024627A1

DE102006024627A1 - Schaltvorrichtung für ein Getriebe

Info

Publication number: DE102006024627A1
Application number: DE200610024627
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Mehlis; Klaus Krämer; Jochen LÖFFELMANN
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2007-11-29
Also published as: CN101454597A; CN101454597B; WO2007137899A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung (1) für ein Getriebe, insbesondere für ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs, das eine mittels eines Schalthebels (2) betätigbare Schaltwelle (3) aufweist, wobei die Bewegung des Schalthebels (2) auf mindestens ein Ausgleichsgewicht (4) übertragen wird, das sich mit Abstand (a) um eine Drehachse (5) bewegen kann. Um bei schnellen Schaltvorgängen Kraftimpulse besser abbauen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Ausgleichsgewicht (4) so in einem Führungselement (6) angeordnet ist, dass es sich gegen die Kraft mindestens eines Federelements (7, 8) in eine Richtung (B) bewegen kann, die senkrecht auf der Drehachse (5) und senkrecht auf dem Abstandsvektor (A) zwischen Drehachse (5) und Ausgleichsgewicht (4) steht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Getriebe, insbesondere für ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs, das eine mittels eines Schalthebels betätigbare Schaltwelle aufweist, wobei die Bewegung des Schalthebels auf mindestens ein Ausgleichsgewicht übertragen wird, das sich mit Abstand um eine Drehachse bewegen kann.
Hintergrund der Erfindung
Eine Schaltvorrichtung der gattungsgemäßen Art ist beispielsweise aus der DE 196 36 506 A1 bekannt. Dort wird es als nachteilig erkannt, dass bei Schaltvorgängen in Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebe gelegentlich infolge schneller Schaltvorgänge Kraftspitzen auftreten, die eine hohe Belastung für die Vorrichtung darstellen. Daher sieht die in dem genannten Dokument beschriebene Lösung vor, dass eine Zusatzmasse an einem Ausleger angeordnet wird, der um eine Drehachse drehen kann. Der Ausleger ist über einen Lenker mit dem Schalthebel verbunden, mit dem die Schaltwelle betätigt wird.
Beim Schalten, d. h. beim Betätigen des Schalthebels, wird daher der Ausleger und mit ihm die Zusatzmasse mit bewegt, was dem Aufbau von Kraftspitzen entgegenwirkt.
Eine ähnliche Lösung beschreibt die DE 195 23 141 C2 . Auch dort ist ein drehbar gelagerter Ausleger vorgesehen, der endseitig mit einer Zusatzmasse versehen ist. Der Ausleger ist kinematisch mit dem Schalthebel gekoppelt, wodurch sich derselbe Effekt ergibt, wie bei der DE 196 36 506 A1 .
Nachteilig ist bei den vorbekannten Schaltvorrichtungen, dass sich bei entsprechend schnellen Schaltvorgängen immer noch Kraftspitzen aufbauen können, die störend bzw. schädlich sind.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass auch bei sehr schnellen Schaltvorgängen Kraftspitzen optimal und in einfacher und effizienter Weise abgebaut werden können. Damit sollen die bei schnellen Schaltvorgängen auftretenden Bauteilbelastungen weiter reduziert werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht der Schaltvorrichtung so in einem Führungselement angeordnet ist, dass es sich gegen die Kraft mindestens eines Federelements in eine Richtung bewegen kann, die senkrecht auf der Drehachse und senkrecht auf dem Abstandsvektor zwischen Drehachse und Ausgleichsgewicht steht.
Der Erfindungsgedanke stellt also darauf ab, dass das an sich bekannte Ausgleichsgewicht nicht mehr fest an einem Ausleger oder einem ähnlichen Trägerteil angeordnet wird, sondern mittels eines Federelements elastisch beweglich relativ zu diesem angeordnet wird. Hierdurch ergibt sich eine sanftere Einsteuerung der durch das Ausgleichsgewicht hervorgerufenen Massenkräfte, wodurch Kraftspitzen besser aufgefangen und abgebaut werden können.
Als Federelement kommt bevorzugt eine Schraubenfeder zum Einsatz.
Das Führungselement kann eine durch eine Wandung begrenzte Kammer aufweisen, in der sich das Ausgleichsgewicht in die genannte Richtung bewegen kann. Bei der Richtung handelt es sich um die Tangentialrichtung des Ausgleichsgewichts bezüglich der Drehachse, um die das Ausgleichsgewicht drehbar gelagert ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht zwei Federelemente zwischen dem Ausgleichsgewicht und dem axialen Ende der Kammer vor. Damit ist die federelastische Bewegung des Ausgleichsgewichts relativ zum Führungselement gewährleistet, d. h. eine beidseitige elastische Aufhängung des Ausgleichsgewichts bezüglich der genannten Richtung.
Die Kammer und das Ausgleichsgewicht können in einem Schnitt senkrecht zur genannten (Tangential-)Richtung eine Kreisform aufweisen.
Bevorzugt ist das Führungselement am Ende eines um die Drehachse gelagerten Auslegers angeordnet. An den Enden des Auslegers können zwei Führungselemente mit jeweiligen Ausgleichsgewichten angeordnet sein. Die Übertragung der Bewegung vom Schalthebel auf das Ausgleichsgewicht kann über einen Lenker erfolgen, der am Schalthebel mit radialem Abstand zur Schaltwelle und am Ausleger mit radialem Abstand zur Drehachse angelenkt ist. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der Ausleger mittels eines Federelements elastisch in einer Null-Stellung gehalten wird. Hierdurch wird eine neutrale Position für den Schalthebel definiert.
Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass die Übertragung der Bewegung vom Schalthebel auf das Ausgleichsgewicht über einen Hebel erfolgt, der elastisch ausgebildet ist und der mit seinem von der Schaltwelle abgewandten Ende in eine Kulisse im Ausleger eingreift. Durch die elastische Ausbildung des Hebels wird ebenfalls eine sanftere Einkopplung der Massenkräfte der Ausgleichsgewichte bewerkstelligt.
Insgesamt ergibt sich mit dem Erfindungsvorschlag eine optimale Dämpfung der Wirkung der Ausgleichsgewichte, um bei schnellen Schaltvorgängen die Kräfte, die auf die Endanschläge der Schaltvorrichtung wirken, zu verringern.
Kurze Beschreibung der Figuren
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 eine Schaltvorrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs in perspektivischer Ansicht gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2 den Ausleger der Schaltvorrichtung gemäß 1 mit an beiden Enden angeordneten Ausgleichsgewichten in perspektivischer Ansicht,
3 den Ausleger gemäß 2 in geschnittener Darstellung und
4 die Schaltvorrichtung in perspektivischer Ansicht gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In 1 ist eine Schaltvorrichtung 1 für ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs zu sehen, wobei nur die hier interessierenden Bauteile dargestellt sind. Ein (nicht dargestellter) Handschalthebel greift über ein geeignetes Gestänge oder Kabel an einem Kugelgelenk 20 an, das am einen Ende eines Schalthebels 2 angeordnet ist. Der Schalthebel 2 ist an einer Schaltwelle 3 befestigt, die mittels eines (nicht dargestellten) Schaltfingers die Wechselzahnräder des Getriebes in oder außer Eingriff bringt.
Mit radialem Abstand b von der Achse der Schaltwelle 3 ist auf dem Schalthebel 2 ein Gelenkpunkt 21 angeordnet, an dem ein Lenker 14 mit seinem einen Ende gelenkig angebunden ist. Mit seinem anderen Ende ist der Lenker 14 an einem Ausleger 13 an einem Gelenkpunkt 22 angebunden. Der Gelenkpunkt 22 befindet sich dabei in einem radialen Abstand c von der Drehachse 5, die den Ausleger 13 lagert. Die Dreh- bzw. Schwenkbewegung des Schalthebels 2 wird hierdurch auf den Ausleger 13 übertragen. Ein nicht dargestellter Fortsatz des Gelenkpunkts 22 greift in eine Bohrung 19 (s. 2) im Ausleger 13 ein und legt so den Gelenkpunkt 22 am Ausleger 13 fest.
An den beiden Enden des Auslegers 13 befindet sich je ein Führungselement 6, wobei in jedem Führungselement 6 – wie noch näher zu sehen sein wird – ein Ausgleichsgewicht 4 angeordnet ist. Die beiden Führungselemente 6 sind dabei mit radialem Abstand von der Drehachse 5 angeordnet, wobei für das eine Führungselement 6 in den 1 bis 3 der Abstand a eingezeichnet ist. Hieraus ergibt sich auch der Abstandsvektor A, der sich radial von der Drehachse 5 weg erstreckt und bis zum Ort des Ausgleichsgewichts 4 reicht.
Der Ausleger 13 wird mittels eines als Torsionsfeder ausgebildeten Federelements 15 in einer Null-Position gehalten, so dass ohne Beaufschlagung mit äußeren Kräften die dargestellte Position von der Schaltvorrichtung 1 eingenommen wird.
Der genaue Aufbau der Führungselemente 6 und der sich in diesen befindlichen Ausgleichsgewichte 4 geht aus den 2 und 3 hervor. Wie 2 zu entnehmen ist, ist der Ausleger 13 in einer Bohrung 18 in einer geeigneten Achse gelagert; hierdurch ist die Drehachse 5 definiert. Von dieser Drehachse 5 erstreckt sich der Abstandsvektor A radial bis zum Massenmittelpunkt der Ausgleichsgewichte 4, s. 3. Die Führungselemente 6 sind im Ausführungsbeispiel als hohlzylindrische Elemente ausgebildet, weisen eine innere Wandung 9 auf und definieren damit eine Kammer 10 für die Ausgleichsgewichte 4. Die Gewichte 4 sind vorliegend zylinderförmig ausgebildet.
Wie 3 entnommen werden kann, besteht eine Bewegungsmöglichkeit für die Ausgleichsgewichte 4 in der Kammer 10 in eine Richtung B, die senkrecht auf der Drehachse 5 und senkrecht auf dem Abstandsvektor A steht, d. h. in Längsrichtung der hohlzylindrischen Kammer 10.
Zwischen den axialen Enden 11 und 12 der Kammer 10 und dem Ausgleichsgewicht 4 ist jeweils ein als Schraubenfeder ausgebildetes Federelement 7 bzw. 8 angeordnet. Wie anhand 3 gesehen werden kann, kann das Ausgleichsgewicht 4 in der Kammer 10 somit in Richtung B hin und her bewegt werden.
Bei schnellen Schaltvorgängen, d. h. schnellen Bewegungen des Schalthebels 2, entsteht ein Impuls, der die Endanschläge der Schaltvorrichtung beschädigen könnte. Über den dargestellten Mechanismus, bestehend aus Schalthebel 2, Lenker 14 und Ausleger 13, kann der Impuls mittels der federgelagerten Ausgleichsgewichte 4 entsprechend abgeschwächt werden. Die Drehbewegung wird dabei über den Lenker 14 vom Schalthebel 2 in den Ausleger 13 eingeleitet. Entsteht durch ein schnelles Schalten ein Kraftimpuls, wird die Energie durch das Verschieben der Ausgleichsgewichte 4 gegen die Kraft der Federn 7, 8 in Richtung B abgebaut.
Grundsätzlich möglich ist es auch, dass nicht entkoppelte Ausgleichsgewichte eingesetzt werden. In diesem Falle kann die Drehbewegung über die Bohrung 18 in den Ausleger 13 eingeleitet werden.
Eine alternative, aber grundsätzlich gleiche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist in 4 dargestellt. Der Unterschied zur vorbeschriebenen Lösung besteht hier darin, dass der Ausleger 13 eine Kulisse 17 aufweist, in die ein Hebel 16 eingreift, der fest am Schalthebel 2 angeordnet ist. Allerdings ist der Hebel 16 biegeelastisch ausgebildet, so dass er eine definierte Nachgiebigkeit gegen Biegemomente aufweist. Hierdurch wird die Bewegungsübertragung vom Schalthebel 2 auf den Ausleger 13 weicher gestaltet, so dass auch hierdurch Kraftspitzen abgebaut werden können.
Bei schnellen Schaltvorgängen ergibt sich die erläuterte Beschleunigung der Ausgleichsgewichte 4 und – bei Erreichen der Endlage – ein entsprechendes Abbremsen gegen die Kraft der Federn 7, 8. Die hierdurch entstehende impulsartige Kraftspitze, die auf die beteiligten Bauteile der Schaltvorrichtung – insbesondere auf die Kulisse 17 – wirkt, kann durch die vorgeschlagene „Schwächung" des Hebels 16 abgebaut werden. Der Hebel 16 hat also eine federnde Wirkung, da er eine gewisse Biegeelastizität aufweist, deren Größe fachmännisch ausgelegt bzw. ausgewählt wird. Die Energie des genannten Impulses kann damit abgebaut werden.

1: Schaltvorrichtung
2: Schalthebel
3: Schaltwelle
4: Ausgleichsgewicht
5: Drehachse
6: Führungselement
7: Federelement
8: Federelement
9: Wandung
10: Kammer
11: axiales Ende
12: axiales Ende
13: Ausleger
14: Lenker
15: Federelement
16: Hebel
17: Kulisse
18: Bohrung
19: Bohrung
20: Kugelgelenk
21: Gelenkpunkt
22: Gelenkpunkt
a: Abstand
b: Abstand
c: Abstand
A: Abstandsvektor
B: Richtung senkrecht auf die Drehachse
: und senkrecht auf den Abstandsvektor

Claims

Schaltvorrichtung (1) für ein Getriebe, insbesondere für ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs, das eine mittels eines Schalthebels (2) betätigbare Schaltwelle (3) aufweist, wobei die Bewegung des Schalthebels (2) auf mindestens ein Ausgleichsgewicht (4) übertragen wird, das sich mit Abstand (a) um eine Drehachse (5) bewegen kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht (4) so in einem Führungselement (6) angeordnet ist, dass es sich gegen die Kraft mindestens eines Federelements (7, 8) in eine Richtung (B) bewegen kann, die senkrecht auf der Drehachse (5) und senkrecht auf dem Abstandsvektor (A) zwischen Drehachse (5) und Ausgleichsgewicht (4) steht.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7, 8) als Schraubenfeder ausgebildet ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (6) eine durch eine Wandung (9) begrenzte Kammer (10) aufweist, in der sich das Ausgleichsgewicht (4) in die Richtung (B) bewegen kann.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Federelemente (7, 8) zwischen dem Ausgleichsgewicht (4) und dem axialen Ende (11, 12) der Kammer (10) angeordnet sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (10) und das Ausgleichsgewicht (4) in einem Schnitt senkrecht zur Richtung (B) eine Kreisform aufweisen.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (6) am Ende eines um die Drehachse (5) gelagerten Auslegers (13) angeordnet ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Enden des Auslegers (13) zwei Führungselemente (6) mit Ausgleichsgewichten (4) angeordnet sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Bewegung vom Schalthebel (2) auf das Ausgleichsgewicht (4) über einen Lenker (14) erfolgt, der am Schalthebel (2) mit radialem Abstand (b) zur Schaltwelle (3) und am Ausleger (13) mit radialem Abstand (c) zur Drehachse (5) angelenkt ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (13) mittels eines Federelements (15) elastisch in einer Null-Stellung gehalten wird.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Bewegung vom Schalthebel (2) auf das Ausgleichsgewicht (4) über einen Hebel (16) erfolgt, der elastisch ausgebildet ist und der mit seinem von der Schaltwelle (3) abgewandten Ende in eine Kulisse (17) im Ausleger (13) eingreift.