DE102006039954B4

DE102006039954B4 - Rückstellfedervorrichtung und Schaltsteuermechanismus

Info

Publication number: DE102006039954B4
Application number: DE102006039954A
Authority: DE
Inventors: Scott H. Wittkopp
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2026-08-26
Also published as: DE102006039954A1; CN1920349B; US7654170B2; US20070068324A1; CN1920349A

Abstract

Rückstellfedervorrichtung und Schaltsteuermechanismus, umfassend: einen schwenkbar montierten Schalthebel (44), mehrere Bügel (73, 74, 76), die an einem feststehenden Teil des Steuermechanismus befestigt sind, ein erstes Federmittel (78), das zwischen einem ersten und einem zweiten der Bügel (73, 74) unter Zugvorspannung angeordnet und das mit einem in dem Schalthebel (44) gebildeten Kerbenmittel (80) ausgerichtet ist, ein zweites Federmittel (86), das zwischen dem zweiten und dritten der Bügel (74, 76) unter Zugspannung angeordnet und das mit einem in dem Schalthebel (44) gebildeten Kerbenmittel (88) ausgerichtet ist, wobei das erste Federmittel (78) mit dem Schalthebel (44) bei einer Bewegung in einer Richtung aus einer Neutralposition zumindest teilweise derart in Eingriff gelangt, dass auf diesen eine erste Zentrierkraft aufgebracht wird, und wobei das zweite Federmittel (86) mit dem Schalthebel (44) bei einer Bewegung in einer entgegengesetzten Richtung aus der Neutralposition zumindest teilweise derart in Eingriff gelangt, dass auf...

Description

Diese Erfindung betrifft eine Rückstellfedervorrichtung und einen Schaltsteuermechanismus für mechanisch geschaltete Getriebe.
Lastschaltgetriebe in Kraftfahrzeugen haben zwei unterschiedliche Betriebsweisen angenommen. Automatisch schaltende Getriebe umfassen im Allgemeinen Planetenradsätze, und deren Übersetzungsverhältnis wird durch hydraulische Vorrichtungen gesteuert, die wiederum durch elektrohydraulische Mechanismen gesteuert werden. Vorgelegewellegetriebe, die eine Vielzahl kämmender Stirnräder oder schräg verzahnter Räder umfassen, benutzen mechanische Kupplungen oder Synchronisiereinrichtungskupplungen, um die Drehmoment- und Drehzahlstrecke durch das Getriebe hindurch zu steuern. Die Synchronisiereinrichtungen werden durch mechanische Vorrichtungen gesteuert, die für eine seitliche Verschiebung der Synchronisiereinrichtungen sorgen, um einen Eingriff zwischen einem zugehörigen Zahnradelement und einer zugehörigen Welle zu bewirken.
Das Verschieben oder Schalten der Steuerungssynchronisiereinrichtungen wird durch eine Vielzahl von Schaltgabeln bewerkstelligt, die wiederum von mechanischen Schaltmechanismen gesteuert werden. Bei diesen Arten von Schaltmechanismen ist es erwünscht, irgendeine Zentriervorrichtung zu besitzen, die nach dem Loslassen des Schaltmechanismus in einer Neutralposition bewirkt, dass der Schaltmechanismus zu einem Punkt mit einer festgelegten Lage zurückkehrt.
Beispielsweise wird in der DE 199 46 817 C1 eine Schaltvorrichtung beschrieben, bei der ein Schalthebel aus einer Neutralposition ausgelenkt werden kann, wobei zwei Druckfedern vorgesehen sind, die dann den Hebel in die Neutralstellung zurückdrängen. Ferner beschreibt die EP 0 859 922 B1 eine Sicherheitseinrichtung für ein mechanisches Schaltgetriebe, bei der eine zusätzliche Druckfeder zum Einsatz kommt, um einen fühlbaren Widerstand zu erzeugen, wenn in einen Rückwärtsgang geschaltet wird.
In jüngerer Zeit sind Synchronisiereinrichtungen oder mechanische Kupplungen zur Verwendung mit Planetengetrieben vorgeschlagen worden. Wenn sie mit Planetengetrieben verwendet werden, erfordern Synchronisiereinrichtungen noch einen mechanischen Schalt- oder Verschiebungsmechanismus, der für das geeignete Schalten oder Verschieben bzw. den geeigneten Eingriff der Synchronisiereinrichtungen sorgen wird, und auch Mechanismen, um die Synchronisiereinrichtungen in eine Neutralposition zurückzuführen, wenn dies von dem Bediener gewünscht wird.
In den mechanischen Kupplungen oder Synchronisiereinrichtungen, die mit Planetengetrieben angewandt werden, ist es recht häufig notwendig, für das simultane Einrücken von zwei Synchronisiereinrichtungen zu sorgen, so dass die richtige Drehmomentstrecke innerhalb der Planetenradsätze hergestellt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Zentrierung für einen Lastschaltgetriebesteuermechanismus bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit einer Rückstellfedervorrichtung und einem Schaltsteuermechanismus gemäß Anspruch 1 gelöst.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Steuervorrichtung einen Hebelmechanismus, der über eine Handeingabe bedient wird, um für eine Verschiebung einer Vielzahl von Schaltjochen zu sorgen, und einen Federmechanismus, um den Hebel in eine zentrale Position zurückzuführen, wenn von dem Bediener eine neutrale Schaltposition gewünscht wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung dient ein Federelement dazu, den Schalthebel aus einer der Schaltpositionen in eine Neutralposition zurückzuführen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung dient eine weitere Feder dazu, den Schalthebel aus einer zweiten der Schaltpositionen in eine Neutralposition zurückzustellen.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung dient ein drittes Federelement in Kombination mit dem zweiten Federelement dazu, beim Rückstellen des Schalthebels aus einer dritten Schaltposition Unterstützung zu leisten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung bietet das dritte Federelement auch ein Rastgefühl für den Bediener, bevor die dritte Schaltposition in Eingriff gebracht bzw. in diese eingetreten wird.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen ist:
1 eine Perspektivansicht eines Getriebes und eines Steuermechanismus, die mit der vorliegenden Erfindung angewandt werden;
1A ein Schaubild eines Schaltschemas;
2 eine Perspektivansicht eines Teils des Getriebes und des Steuermechanismus, die die vorliegende Erfindung umfassen;
3 eine Perspektivansicht eines Federrückstellmechanismus, der die vorliegende Erfindung umfasst;
4 eine Draufsicht des in 3 gezeigten Mechanismus, wobei der Mechanismus in einer Neutralposition angeordnet ist;
5 eine Seitenansicht des in 4 gezeigten Mechanismus;
6 eine Ansicht ähnlich wie 4, die den Schaltmechanismus in einer der Schaltpositionen zeigt; und
7 eine Ansicht ähnlich wie 4, die den Schaltmechanismus in einer anderen der Schaltpositionen zeigt.
In den Zeichnungen, in denen in allen Ansichten gleiche Bezugszeichen die gleichen oder entsprechenden Teile darstellen, ist in 1 ein Lastschaltgetriebe 10 zu sehen, das einen Schaltsteuermechanismus 12 aufweist. Der Schaltsteuermechanismus 12 umfasst einen Handschalthebel 14, der dazu dient, ein Paar Steuerstäbe oder -seile 16 und 18 zu bedienen.
Das Schaltschema, das der Handschalthebel 14 durchläuft, ist in 1A gezeigt und umfasst eine 3-4-Neutralposition 20, eine 1-2-Neutralposition 22, eine Rückwärts-Park-Neutralposition 24 und eine 5-6-Neutralposition 26. Die allgemeine oder federeingestellte Neutralposition 20 befindet sich bei dem 3-4-Schnittpunkt. Dies erlaubt, dass der Fahrer oder Bediener die Position kennt, die die Schaltvorrichtung annehmen wird, wenn sie in die Neutralstellung bewegt und losgelassen wird. Somit kennt der Fahrer oder Bediener immer die Ausgangsposition aus einer Vor-Neutralstellung, so dass die Richtung der Steuerung ermittelt werden kann.
Wenn der Schaltsteuerhebel 14 quer entlang einer Linie 28 bewegt wird, wählt der Fahrer die Neutralposition 20, 22, 24 oder 26 aus, und wenn der Schalthebel 14 in Längsrichtung relativ zu dem Fahrzeug bewegt wird, wird der Fahrer eine erste oder zweite Position, eine dritte oder vierte Position, eine fünfte oder sechste Position oder eine Rückwärts- oder Parkposition auswählen. Wenn der Bediener den Schalthebel 14 aus einer Neutralposition, beispielsweise der Neutralposition 22, in Längsrichtung des Fahrzeuges bewegt, wird entweder der erste Gang oder der zweite Gang ausgewählt. Wenn der Bediener den Schalthebel 14 in Längsrichtung aus der Neutralposition 20 bewegt, wird entweder der dritte oder der vierte Gang ausgewählt. Wenn der Schalthebel 14 in Längsrichtung aus der Neutralposition 26 bewegt wird, wird entweder der fünfte oder der sechste Gang ausgewählt. Wenn der Bediener den Schalthebel 14 quer zur der Neutralposition 24 und dann in Längsrichtung bewegt, wird entweder die Rückwärtsposition oder die Parkposition ausgewählt. Dies wird üblicherweise als ”H”-Schaltschema bezeichnet, das Fachleuten allgemein bekannt ist.
Der in 2 gezeigte Schaltsteuermechanismus umfasst eine Steuerstange 30, die mit dem Seil oder der Stange 18 verbindbar ist. Somit kann die Stange 30 in einer Drehrichtung betätigt werden, wenn der Schaltmechanismus quer bewegt wird, und wird verschoben, wenn der Schaltsteuermechanismus in Längsrichtung in dem Fahrzeug bewegt wird. An der Steuerstange 30 ist ein Joch oder Hebel 32 angebracht, das bzw. der ein Stiftelement 34 umfasst, das in einem geschlitzten Steuerelement 36 angeordnet ist. Das geschlitzte Steuerelement 36 ist, wie es am besten in 3 zu sehen ist, an einem Steuerarm 38 angebracht, der um einen Punkt 40 herum schwenkbar montiert ist. Der Steuerarm 38 weist auch einen Ausgangsarm 42 auf, der an einem Steuerhebel 44 angebracht ist, welcher ein Endlager 46 aufweist.
Das Endlager 46 ist, wie es in 2 zu sehen ist, an einem Stift 48 über eine Stange 50 angebracht. Die Stange 50 ist mit einer Querstange 52 verbunden, die wiederum mit einer Kulissenplatte 54 verbunden ist. In der Kulissenplatte 54 sind mehrere Schlitze, wie etwa 56, ausgebildet, die mit Steuerstiften, wie etwa 58, in Eingriff stehen. Die Steuerstifte 58 sind in den Schlitzen 56 bewegbar, um die Bewegung von Schaltgabeln 60, 62, 64 und 66 zu steuern. Die Schaltgabeln 60, 62, 64 und 66 stehen in herkömmlichen Schaltmuffen einer Synchronisiereinrichtung in Eingriff. Der Mechanismus zwischen den Schaltgabeln und der Schaltmuffe ist Fachleuten allgemein bekannt.
An der Schaltstange 30 ist auch eine Steuermuffe 68 befestigt. Die Steuermuffe 68 ist mit einem Querhebel 70 verbunden, der einen Ausgangsarm 72 aufweist, der geeignet ist, die Kulissenplatte 54 quer innerhalb des Schaltsteuermechanismus zu bewegen. Für die verschiedenen Gangauswahlen für das Getriebe wird der Hebel 70 die Positionierung der Kulissenplatte 54 entlang der Neutralschiene steuern und der Hebel 44 wird die Positionierung der Kulissenplatte 54 in der Querposition steuern.
Dem Hebel 44 sind mehrere Bügel 73, 74 und 76 zugeordnet, die an einem feststehenden Element, wie einem Getriebegehäuse, angebracht sind. Der Bügel 73 trägt eine Feder 78 und eine Federverlängerung 78A, die unter Spannung zwischen dem Bügel 73 und einer in dem Hebel 44 ausgebildeten Kerbe 80 vorgesehen ist, wie es in 4 und 5 zu sehen ist. Der Bügel 73 steuert auch ein Ende einer Feder 82 und einer Federverlängerung 82A, die unter Spannung zwischen dem Bügel 73 und einer an dem Bügel 74 ausgebildeten Kerbe 84 angeordnet ist. Der Bügel 76 trägt ein Ende einer Feder 86 und einer Federverlängerung 86A, die unter Spannung zwischen dem Bügel 76 und einer in dem Hebel 44 ausgebildeten Kerbe 88 gehalten ist. Der Bügel 74 weist Kerben 90 und 92 auf, die sich mit den Kerben 80 und 88 ausrichten, wenn sich der Hebel 44 in der in 4 gezeigten Neutralposition befindet.
Wie es bei 1A erwähnt wurde, ist die Neutralposition bei 20 in der 3-4-Schaltkulisse angeordnet. Der Hebel 44 weist noch eine weitere Kerbe 94 auf, wie sie in 7 zu sehen ist. Wenn der Schaltsteuermechanismus aus der Neutralposition 20 in die Neutralposition 26 bewegt wird, wie es in den 1 und 4 gezeigt ist, wird die Feder 86 unter stärkerer Spannung zwischen dem Bügel 76 und der Kerbe 88 platziert werden. Dies wird eine Rückstell- oder Zentrierkraft auf den Hebel 44 aufbringen.
Wenn der Schalthebel 44 aus der Neutralposition 20 in die Neutralposition 22 bewegt wird, wird die Zugkraft in der Feder 78 erhöht, wodurch die Zentrierkraft auf den Hebel 44 erhöht wird, wie es in 6 zu sehen ist. Eine weitere Bewegung des Hebels entlang der Neutralschiene durch die Neutralposition 24 wird zulassen, dass die Feder 82 in der Kerbe 94 in Eingriff gelangt, wodurch die Zentrierkraft, die auf den Hebel 44 aufgebracht wird, zunimmt, wie es in 7 zu sehen. Es ist auch anzumerken, dass die Feder 78 weiterhin eine Zentrierwirkung auf den Hebel 44 aufweist.
Zwischen der in den 6 und 7 gezeigten Position wird der Bediener, wenn der Hebel 44 zu Beginn die Kerbe 94 mit der Feder 82 in Eingriff bringt, über eine Zunahme in der Rückstellkraft auf den Schalthebel 14 bewusst, und er wird wissen, dass die Rückwärts-Park-Position ausgewählt ist. Dies versieht den Fahrer mit einem Mechanismus derart, dass die Rückwärts-Park-Position nicht versehentlich ausgewählt werden kann, wenn die 1-2-Position angestrebt wird. Der Hebel 44 weist eine maximale Zentrierkraft auf, wenn er sich in der Position 24 befindet, um den Mechanismus in die Position 20 zurückzuführen. Nach dem Erreichen der Position 22 wird jedoch ein Teil der Rückstellkraft, die durch die Feder 82 bereitgestellt wird, beseitigt, so dass nur die Feder 78 eine Rückstellkraft auf den Hebel 44 aus der 1-2-Neutralposition 22 in die 3-4-Neutralposition 20 aufbringt.
Es wird nun erkennbar sein, dass der Zentrierfedermechanismus eine Rückstellkraft aus der 5-6-Neutralposition in die 3-4-Neutralposition; eine zweite Rückstellfederkraft aus der 1-2-Neutralposition in die 3-4-Neutralposition und eine zweistufige Rückstellkraft aus der Rückwärts-Park-Neutralposition in die 3-4-Neutralposition bereitstellt. Es liegt eine hohe Kraft aus der Rückwärts-Park-Neutralposition (beide Federn 78 und 82) in die 1-2-Neutralposition vor und eine geringere Kraft (Feder 78) in die 3-4-Neutralposition. Es ist auch anzumerken, dass mindestens ein Teil der Rückstellfedervorrichtung ein Rastgefühl für den Bediener bietet, wenn eine Bewegung aus der 1-2-Neutralposition in die Rückwärts-Park-Neutralposition erfolgt.
Zusammengefasst umfasst eine Zentrierfedervorrichtung in einem Schaltsteuermechanismus mehrere Bügel, die feststehende Festlegungselemente für Federelemente bereitstellen, und einen Schaltsteuerhebel, der dazu dient, die Federn von dem festgelegten Abschnitt aufzunehmen, um eine Zentrierkraft auf den Schalthebel aufzubringen. Diese Federn sind derart angeordnet, dass bei dem Verschieben des Hebels aus einer Neutralposition in Richtung anderer Neutralpositionen drei unterschiedliche Zentrierkräfte erhalten werden können.

Claims

Rückstellfedervorrichtung und Schaltsteuermechanismus, umfassend: einen schwenkbar montierten Schalthebel (44), mehrere Bügel (73, 74, 76), die an einem feststehenden Teil des Steuermechanismus befestigt sind, ein erstes Federmittel (78), das zwischen einem ersten und einem zweiten der Bügel (73, 74) unter Zugvorspannung angeordnet und das mit einem in dem Schalthebel (44) gebildeten Kerbenmittel (80) ausgerichtet ist, ein zweites Federmittel (86), das zwischen dem zweiten und dritten der Bügel (74, 76) unter Zugspannung angeordnet und das mit einem in dem Schalthebel (44) gebildeten Kerbenmittel (88) ausgerichtet ist, wobei das erste Federmittel (78) mit dem Schalthebel (44) bei einer Bewegung in einer Richtung aus einer Neutralposition zumindest teilweise derart in Eingriff gelangt, dass auf diesen eine erste Zentrierkraft aufgebracht wird, und wobei das zweite Federmittel (86) mit dem Schalthebel (44) bei einer Bewegung in einer entgegengesetzten Richtung aus der Neutralposition zumindest teilweise derart in Eingriff gelangt, dass auf diesen eine zweite Zentrierkraft aufgebracht wird.
Rückstellfedervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein drittes Federmittel (82), das zwischen dem ersten und dem zweiten Bügel (73, 74) unter Zugvorspannung angeordnet und mit einer dritten in dem Schalthebel (44) gebildeten Kerbe (94) ausgerichtet ist, wobei der Schalthebel (44) nach erfolgtem Eingriff mit dem ersten Federmittel (78) bei fortgesetzter Bewegung in der ersten Richtung mit dem dritten Federmittel (82) derart in Eingriff gelangt, dass auf den Schalthebel (44) von dem dritten Federmittel (82) eine zusätzliche Zentrierkraft aufgebracht wird.