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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Gangwechselvorrichtung für ein Getriebe
derart, dass ein Synchronisiermechanismus selektiv durch eine Schaltgabel
betätigt
wird, um die Kraftübertragung über einen
Schaltgetriebezug herzustellen.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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Wenn
allgemein ein Ganghebel (Umschalthebel) für ein Handschaltgetriebe (HG)
durch einen Fahrer von Hand betätigt
wird, wird eine Betätigungskraft,
die an den Ganghebel angelegt wird, über eine Umsetzvorrichtung
auf eine Schaltgabel übertragen, und
ein Synchronisiermechanismus wird durch die Schaltgabel betätigt, um
eine gewünschte
Schaltposition (Übersetzungsverhältnis) zu
erreichen. Solch ein Synchronisiermechanismus ist bei irgendeiner der
zwei parallelen Wellen vorgesehen, um so einer Art Schaltgetriebezug
mit konstanten Eingriff, der parallel zwischen diesen zwei parallelen
Wellen vorgesehen ist, zu entsprechen.
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Ein
Betätigungskraft-(Schaltkraft)-Übertragungssystem
in solch einem Getriebe ist beispielsweise in dem japanischen offengelegten
Patent mit der Nr. 2003-14114
beschrieben. Das in dieser Veröffentlichung
beschriebene Betätigungskraftübertragungssystem
beinhaltet eine Schaltauswahlwelle, die über ein Schaltkabel oder Ähnliches
durch die Betätigung
eines Ganghebels axial bewegbar oder drehbar ist, einen Schaltarm,
der an der Schaltauswahlwelle vorgesehen ist, mehrere Schaltgabelwellen,
an denen mehrere Schaltgabeln respektive befestigt sind, und mehrere
Schaltstücke,
die respektive an den mehreren Schaltgabelwellen montiert sind und
selektiv in Eingriff mit dem Schaltarm stehen. Wenn der Ganghebel
durch einen Fahrer betätigt wird,
wird der Schaltarm in Axialrichtung der Schaltauswahlwelle bewegt,
um selektiv in Eingriff mit irgendeinem der mehreren Schaltstücke zu geraten. Dann
wird der Schaltarm verschwenkend in Umfangsrichtung der Schaltauswahlwelle
bewegt, um axial die entsprechende Schaltgabelwelle zu bewegen,
um dadurch selektiv eine an den Ganghebel angelegte Betätigungskraft
auf die entsprechende, an der axial bewegten Schaltgabelwelle befestigte Schaltgabel
zu übertragen.
Somit wird eine gewünschte
Schaltposition hergestellt. Der Betrieb des Synchronisiermechanismus
gestattet einen störungsfreien
Betrieb bei der Betätigung
des Ganghebels, um einen Schaltvorgang durchzuführen. Es gibt eine Vielzahl
an Verfahren zur Verringerung der Betätigungskraft zur Betätigung des
Ganghebels und Übertragung
der verringerten Betätigungskraft
auf die Schaltgabel, um den Schaltvorgang durchzuführen, wodurch
die Beanspruchung des Fahrers reduziert wird, d.h. zur Verringerung
einer Betätigungskraft.
Die Verfahren beinhalten ein Verfahren, bei dem ein Hebelverhältnis (d.h.
der Hebelweg des Ganghebels) vergrößert wird und ein Verfahren
der Vergrößerung eines
Synchronisiervermögens,
um eine Synchronisationszeit zu verringern, wodurch die im Synchronisiermechanismus
während
der Synchronisierung erzeugte Kraft verringert wird. Jedoch wird
bei dem Verfahren zur Vergrößerung des
Hebelverhältnisses,
der Hebelweg auf der Schaltgabelseite verringert, was zu der Möglichkeit
führt,
dass der Synchronisiermechanismus nicht zuverlässig betrieben werden kann.
Somit besteht eine Einschränkung betreffend
die Vergrößerung des
Hebelverhältnisses. Andererseits
tritt bei dem Verfahren zur Vergrößerung des Synchronisiervermögens ein
Problem hinsichtlich der Kosten oder der Teileanordnung auf.
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In
dem Fall eines automatisierten HG ist eine Verringerung der Schaltzeit
erwünscht,
um die Vermarktung zu verbessern. Ein in einem automatisierten HG
verwendetes Schaltstellglied ist erforderlich, um eine große Kraft
bei der Durchführung
der Synchronisierung zu erzeugen und ist auch erforderlich, um eine
schnelle Reaktion in dem verbleibenden Zeitabschnitt des Schaltvorgangs aufzuweisen.
In dem Fall, dass eine schnelle Reaktion erwünscht ist, ist ein klein bemessener
Motor mit geringem Trägheitsmoment
als Schaltstellglied erforderlich, wohingegen in dem Fall, dass
eine große
Kraft bei der Durchführung
der Synchronisierung erforderlich ist, ein groß bemessener Motor mit schlechter
Reaktionsbereitschaft als Schaltstellglied erforderlich ist.
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Eine
Gangwechselvorrichtung für
ein Getriebe ist in dem veröffentlichten,
japanischen Patent mit der Nr. 2005-24007 offenbart. Bei dieser
herkömmlichen
Gangwechselvorrichtung ist die Betriebsfähigkeit eines Ganghebel durch
einen verringerten Hebelweg des Ganghebels verbessert. Jedoch wird
ein Drückbereich
des Schaltarms in Übereinstimmung mit
dem Ende der Synchronisierung geändert.
Folglich ist es schwierig, sofern die Gestalt des Schaltarms nicht
mit hoher Genauigkeit vorgegeben ist, einen vorteilhaften Effekt
hervorzurufen. Ferner ist es auch schwierig, einen großen variablen
Schaltumfang aufgrund der Limitierung hinsichtlich der Gestalt des
Schaltarms vorzugeben.
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KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gangwechselvorrichtung
für ein
Getriebe bereitzustellen, welche die Notwenigkeit der hoch präzisen Gestaltvorgabe
eines Schaltarms eliminieren, die Betriebsfähigkeit eines Ganghebel mit
verringertem Hebelweg des Ganghebels verbessern und einen störungsfreien
Schaltvorgang durchführen kann.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Gangwechselvorrichtung
für ein Getriebe
derart bereitgestellt, dass eine Betätigungskraft in einem Schaltvorgang
eines Ganghebels übertragen
wird, um selektiv eine Synchronisierhülse zu verschieben, wobei ein Übersetzungsverhältnis geändert wird,
umfassend:
eine Schaltauswahlwelle, die mit dem Ganghebel verbunden
ist;
einen ersten Schaltarm, der an der Schaltauswahlwelle
befestigt und entsprechend dem Schaltvorgang des Ganghebels verschwenkbar
ist, wobei der erste Schaltarm eine erste Länge aufweist;
einen zweiten
Schaltarm, der drehbar an der Schaltauswahlwelle montiert ist, wobei
der zweite Schaltarm eine zweite Länge aufweist, die größer als
die erste Länge
ist;
Vorspannmittel zur Vorspannung des zweiten Schaltarms
so, dass der zweite Schaltarm mit dem ersten Schaltarm fluchtet;
eine
Schaltgabelwelle, an der eine Schaltgabel befestigt ist; und
ein
Schaltstück,
das an der Schaltgabelwelle montiert ist und selektiv in Kontakt
mit dem ersten oder zweiten Schaltarm kommt, so dass das Schaltstück entsprechend
der Schwenkbewegung des ersten und zweiten Schaltarms verschiebbar
ist,
worin, wenn der erste und zweite Schaltarm verschwenkend
dem Schaltvorgang entsprechend bewegt werden, der Abstand zwischen
der Achse der Schaltauswahlwelle als einer Schwenkachse für den ersten
und zweiten Schaltarm und einem Kontaktbereich vom ersten oder zweiten
Schaltarm bezüglich des
Schaltstücks
variiert wird, um ein Hebelverhältnis zu ändern, das
die Länge
zwischen dem Ganghebel und dem Kontaktbereich definiert,
worin,
wenn eine Schaltkraft erforderlich ist, der erste Schaltarm in Kontakt
mit dem Schaltstück
kommt, um eine große
Schaltkraft auszugeben, und wenn keine Schaltkraft erforderlich
ist, der zweite Schaltarm in Kontakt mit dem Schaltstück kommt,
um dadurch eine großes
Maß an
Schaltbetätigung
zu erreichen.
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Mit
dieser Anordnung ist das Hebelverhältnis derart variabel, dass
wenn die Synchronisierung durchgeführt wird, um eine erforderliche
Schubkraft im Schaltvorgang bereitzustellen, das Hebelverhältnis auf
einen großen
Wert gesetzt wird, um eine große
Schaltkraft zu erhalten, wohingegen während des Zeitabschnitts außerhalb
der Synchronisierung, bei dem Schnelligkeit gefordert ist, das Hebelverhältnis auf
einen kleinen Wert eingestellt wird. Folglich kann eine Betätigungskraft
am Ganghebel in einem Handschaltgetriebe verringert werden. Ferner
kann in einem automatisierten HG eine Schaltzeit verringert werden.
Ferner fungieren während
der Synchronisierung die Vorspannmittel als ein Stoßabsorptionsmechanismus
um eine Schlagkraft auf die Schaltarme zu mildern und auch um das
Geräusch
zu verringern.
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Bevorzugt
beinhaltet die Gangwechselvorrichtung ferner mehrere Schieberäder; und
ein
Synchronisiermechanismus, der die Synchronisierhülse beinhaltet, die ausgelegt
ist, selektiv irgendeines der Schieberäder zu drücken, wobei die Synchronisierung
zwischen der Synchronisierhülse und
einem ausgewählten
Schieberad der Schieberäder
erreicht wird,
worin, wenn die Synchronisierung durch den Synchronisiermechanismus
durchgeführt
wird, das Hebelverhältnis
maximiert wird.
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Mit
dieser Anordnung wird während
der Synchronisierung durch den Synchronisiermechanismus das Hebelverhältnis maximiert,
so dass eine große Synchronisierkraft
erhalten werden kann und eine Synchronisierzeit verringert werden
kann.
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Bevorzugt
sind die Kontaktbereiche des ersten und zweiten Schaltarms betreffend
das Schaltstück
als gekrümmte
Oberflächen
mit unterschiedlichen Krümmungsradien
ausgebildet, und der Kontaktbereich ändert sich von der gekrümmten Oberfläche des
ersten Schaltarms zur gekrümmten
Oberfläche
des zweiten Schaltarm entsprechend der Schwenkbewegung des ersten
und zweiten Schaltarms nach dem Abschluss der Synchronisierung,
wodurch sich das Hebelverhältnis
in einen kleinen Wert ändert.
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Mit
dieser Anordnung ist nach Abschluss der Synchronisierung keine große Kraft
erforderlich, der zweite Schaltarm kann durch eine Vorspannkraft
des Vorspannmittels rückgeführt werden.
Folglich, insbesondere bei einem automatisierten HG, kann ein schneller
Schaltvorgang aufgrund der Drehgeschwindigkeit eines Motors und
eines Dreheffekts durch die Rückführkraft
der Vorspannkraft erreicht werden.
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Die
obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung und die Art und Weise deren Realisierung werden deutlich
werden, und die Erfindung selbst wird mittels des Studiums der nachfolgenden
Beschreibung und der beiliegenden Ansprüche anhand der angefügten Figuren, die
einige bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung zeigen, am besten verstanden werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 ist
ein Diagramm, welches das Schaltmuster eines Ganghebels zeigt;
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2 ist
ein schematisches Diagramm, welches ein betriebsfähiges Kraftübertragungssystem, das
sich vom Ganghebel zum Schaltarm erstreckt, zeigt;
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3 ist
eine Schnittaufsicht, welche eine Ausgestaltung eines Betätigungskraftübertragungssystems
für ein
Handschaltgetriebe einschließlich
einer Gangwechselvorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist
eine Längschnittansicht
einer Schaltarmeinheit;
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5 ist
eine Längsschnittansicht
eines Synchronisiermechanismus;
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die 6A bis 6D sind
Ansichten, die eine Schwenkbewegung des ersten und zweiten Schaltarms
der Schaltarmeinheit mit dem Ablauf der Zeit in einem Schaltvorgang
zeigen; und
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7 ist
eine Funktionsdarstellung, welche das Verhältnis zwischen dem Zeitablauf
und dem Hebelverhältnis
während
des Schaltvorgangs durch die Verwendung der Gangwechselvorrichtung
gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
folgt nun eine Beschreibung einer Gangwechselvorrichtung für ein Handschaltgetriebe
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Obwohl die vorliegende Erfindung in
der nachfolgenden Beschreibung bei einem Handschaltgetriebe zur
Anwendung kommt, sollte deutlich werden, dass die vorliegende Erfindung
auf ähnliche Weise
bei einem automatisierten HG zur Anwendung kommen kann, das in der
Lage ist, einen gewünschten Gangwechsel
durch Verwendung eines Motors als Stellglied zu erreichen. Im Folgenden
wird auf 1 Bezug genommen, darin ist
ein Schaltmuster eines Ganghebels (Umschalthebel) L, um zwischen fünf Vorwärtsgängen und
einem Rückwärtsgang
umzuschalten, gezeigt. Der Ganghebel L wird von Hand durch einen
Fahrer in dem in 1 gezeigten Schaltmuster betätigt. Das
heißt,
wenn der Ganghebel L in eine durch einen Pfeil SE angegebene Auswahlbetätigungsrichtung
betätigt
wird, kann der Ganghebel L in irgendeine der Stellungen aus einer
1.-2.-Gangauswahlstellung X1, 3.-4.-Gangauswahlstellung X2, und 5.-R-Gangauswahlstellung
X3 bewegt werden. Wenn der Ganghebel L aus der 1.-2.-Gangauswahlstellung
X1 in eine Schaltbetätigungsrichtung
SH rechtwinklig zur Auswahlbetätigungsrichtung
SE betätigt
wird, kann entweder eine Stellung des 1. Gangstellung NIEDRIG oder
eine 2.-Gangstellung 2. ausgewählt
werden. Wenn der Ganghebel L aus der 3.-4.-Gangauswahlstellung X2 in der Schaltbetätigungsrichtung
SH betätigt
wird, kann entweder eine 3.-Gangstellung 3. oder eine 4.-Gangstellung
4. ausgewählt
werden. Wenn der Ganghebel L aus der 5.-R-Gangauswahlstellung X3
in der Schaltbetätigungsrichtung
SH betätigt
wird, kann entweder eine 5.-Gangstellung 5. oder ein Rückwärtsgangstellung R
ausgewählt
werden. Somit wird der Ganghebel L durch den Fahrer so betätigt, dass
irgendeine der obigen Gangstellungen Niedrig, 2, 3, 4, 5 und R ausgewählt wird.
Gleichzeitig wird der Ganghebel L um einen Punkt S als einem Drehpunkt,
wie in 2 gezeigt, verschwenkt, und eine durch den Fahrer
an den Ganghebel L angelegte Betätigungskraft
wird über
ein Schaltkabel 2 an einen Schaltarm 4 übertragen.
Im Ergebnis kann der Schaltarm 4 um einen Punkt A verschwenkt
werden. Somit beinhaltet ein Betätigungskraftübertragungssystem,
das sich vom Ganghebel L zum Schaltarm 4 erstreckt, den
Ganghebel L mit der Summe der Längen
L1 und L2, das Schaltkabel 2, den Schaltarm 4 mit
der Summe der Längen
L3 und L4 und die Verbindungsbereiche zur Verbindung dieser Elemente
L, 2, und 4.
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3 zeigt
ein Betätigungskraft-(Schaltkraft)-Übertragungssystem 10 einschließlich der Gangwechselvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Betätigungskraftübertragungssystem 10 ist
in einem Getriebegehäuse 6 vorgesehen.
Das Betätigungskraftübertragungssystem 10 weist
eine 1.-2.-Gang-Schaltgabelwelle 12,
eine 3.-4.-Gang-Schaltgabelwelle 14 und eine 5.-R-Gang-Schaltgabelwelle 16 auf,
jede ist axial bewegbar. Die 1.-2.-Gang-Schaltgabelwelle 12 ist mit drei
Rastnuten 13 ausgebildet. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet
einen Rastmechanismus mit einer Kugel 18a und einer Feder 18b.
Die Kugel 18a des Rastmechanismus 18 steht in
Eingriff mit irgendeiner der drei Rastnuten 13 der 1.-2.-Gang-Schaltgabelwelle 12,
indem eine die Feder 18b eine Vorspannkraft auf die Kugel 18a ausübt, wodurch
die Positionierung der 1.-2.-Gang-Schaltgabelwelle 12 in
irgendeiner der drei Stellungen Niedrig, N (neutral) und 2. erreicht
wird.
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Auf ähnliche
Weise ist die 3.-4.-Gang-Schaltgabelwelle 14 mit drei Rastnuten 15 ausgebildet,
und eine Kugel 20a eines Rastmechanismus 20 greift
in irgendeine der drei Rastnuten 15 ein, wodurch die Positionierung
der 3.-4.-Gang-Schaltgabelwelle 14 in irgendeiner
der drei Stellungen 3., N und 4. erreicht wird. Auf ähnliche
Weise ist die 5.-R-Gang-Schaltgabelwelle 16 mit zwei Rastnuten 17 versehen,
und eine Kugel 22a eines Rastmechanismus 22 steht
in Eingriff mit irgendeiner der zwei Rastnuten 17, wodurch
die Positionierung der 5.-R-Gang-Schaltgabelwelle 16 in
irgendeiner der zwei Stellungen 5. und R (rückwärts) erreicht wird.
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Ein
1.-2.-Gang-Schaltstück 24,
ein 3.-4.-Gang-Schaltstück 26 und
ein 5.-R-Gang-Schaltstück 28 sind
auf der 1.-2.-Gang-Schaltgabelwelle 12, der 3.-4.-Gang-Schaltgabelwelle 14 beziehungsweise der
5.-R-Gang-Schaltgabelwelle 16 montiert. In 3 ist
lediglich das 3.-4.-Gang-Schaltstück 26 zur Vereinfachung
der Darstellung gezeigt, da sämtliche Schaltstücke 24, 26 und 28 in
der zur Blattebene der 3 senkrechten Richtung übereinandergelagert sind.
Eine 1.-2.-Gang-Schaltgabel 38,
eine 3.-4.-Gang-Schaltgabel 40 und eine 5.-R-Gang-Schaltgabel 42 sind
auf der 1.-2.-Gang-Schaltgabelwelle 12, der 3.-4.-Gang-Schaltgabelwelle 14 beziehungsweise der
5.-R-Gang-Schaltgabelwelle 16 montiert. Die 1.-2.-Gang-Schaltgabel 38 steht
in Eingriff mit einer 1.-2.-Gang-Synchronisierhülse 44.
Die 3.-4.-Gang-Schaltgabel 40 steht in Eingriff mit einer 3.-4.-Gang-Synchronisierhülse 46.
Die 5.-R-Gang-Schaltgabel 42 steht in Eingriff mit einer 5.-R-Gang-Synchronisierhülse 48.
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Eine
Schaltarmeinheit 30 wird nun anhand der 3 und 4 beschrieben.
Die Schaltarmeinheit 30 setzt sich aus einem ersten Schaltarm 32,
der an einer Schaltauswahlwelle 52 befestigt ist, einem zweiten
Schaltarm 34, der schwenkbar an der Schaltauswahlwelle 52 montiert
ist, um so dem ersten Schaltarm 32 in axialer Richtung überlagert
zu sein, und eine Spiralfeder (Torsionsfeder) 36, um den zweiten
Schaltarm 34 so vorzuspannen, dass der zweite Schaltarm 34 mit
dem ersten Schaltarm 32 fluchtet. Der zweite Schaltarm 34 weist
eine Länge auf,
die die des ersten Schaltarms 32 übertrifft.
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Die
Spiralfeder 36 ist an ersten und zweiten Schaltarm 32 und 34 auf
die folgende Weise montiert. Wie in der 4 gezeigt,
weisen der erste und zweite Schaltarm 32 und 34 Anschlagbereiche 32a beziehungsweise 34a auf,
und die Spiralfeder 36 weist entgegen gesetzte Endbereiche 36a und 36b (siehe 6A)
auf. Wie in 4 gezeigt ist, sind die entgegen
gesetzten Endbereiche 36a und 36b in im Wesentlichen
rechten Winkeln gebogen, und die Anschlagbereiche 32a und 34a des
ersten und zweiten Schaltarms 32 und 34 werden
zwischen den entgegen gesetzten Endbereichen 36a und 36b der
Spiralfeder 36 eingespannt, wie in 6A gezeigt
ist. Folglich wird der zweite Schaltarm 34 durch die Vorspannkraft
der Spiralfeder 36 so vorgespannt, dass er mit dem ersten
Schaltarm 32 fluchtet.
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Wie
aus 3 ersichtlich, weist der erste Schaltarm 32 einen
gekrümmten
Endbereich auf, und der zweite Schaltarm 34 weist einen
gekrümmten
Bereich auf, wobei der Krümmungsradius
des gekrümmten
Endbereichs des ersten Schaltarms 32 kleiner als der Krümmungsradius
des gekrümmten Bereichs
des zweiten Schaltarms 34 ist.
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Aufgrund
dieser Ausgestaltung, dass der Krümmungsradius des gekrümmten Endbereichs des
ersten Schaltarms 32 klein ist, kann der gekrümmte Bereich
des zweiten Schaltarm 34 in sicherem Kontakt mit dem Schaltstück 26 gehalten
werden, bis ein Synchronisiermechanismus (welcher hierin nachfolgend
beschrieben wird) mit der Synchronisierung beginnt.
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Das
Bezugszeichen 50 bezeichnet einen Rastmechanismus, welcher
sich aus einem kreiszylinderförmigen
Halter 54 mit einem verschlossenen Ende, einer in dem Halter 54 so
gehaltenen Kugel 56, dass sie entlang der Achse des Halters 54 bewegbar ist,
und einer Feder 60 zum Vorspannen der Kugel 56 in
Richtung der Schaltarmeinheit 30 zusammensetzt. Eine Platte 58 mit
drei Rastnuten 58a, 58b, und 58c ist
an der Schaltarmeinheit 30 befestigt. Wenn die Kugel 56 in
Eingriff mit irgendeinerder Rastnuten 58a, 58b und 58c gerät, werden
die Schaltarmeinheit 30 und die 3.-4.-Gang-Schaltgabelwelle 14 in
irgendeiner der drei Stellungen 3, N und 4 gehalten.
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Im
Folgenden wird auf die 5 Bezug genommen; darin ist
eine Längsschnittansicht
eines 3.-4.-Gang-Synchronisiermechanismus 68 gezeigt. Ein
antreibendes Zahnrad des dritten Gangs 64 und ein antreibendes
Zahnrad des vierten Gangs 66 sind drehbar auf einer Hauptwelle 62 montiert.
Das antreibende Zahnrad des dritten Gangs 64 und das antreibende
Zahnrad des vierten Gangs 66 werden in konstantem Eingriff
mit einem angetriebenen Zahnrad des dritten Gangs beziehungsweise
einem angetriebenen Zahnrad des vierten Gangs, das fest an einer Vorgelegewelle
(nicht dargestellt) angebracht ist, gehalten. Das antreibende Zahnrad
des dritten Gangs 64 ist einstückig mit einem Kupplungsrad 65 ausgebildet
und das antreibende Zahnrad des vierten Gangs 66 ist auch
einstückig
mit einem Kupplungsrad 67 ausgebildet.
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Der
3.-4.-Gang-Synchronisiermechanismus 68 beinhaltet eine
Synchronnabe 70, die auf der Hauptwelle 62 drehfest
gelagert ist, und eine Synchronisierhülse 46, die drehfest
auf dem Außenumfang
der Synchronnabe 70 drehfest gelagert ist. Der Synchronisiermechanismus 68 beinhaltet
ferner zwei Blockierringräder
(Synchronringräder) 72 und 76,
die auf beiden Seiten der Synchronnabe 70 angeordnet sind,
und zwei Synchronfedern 74 und 78. Das Bezugszeichen 40 bezeichnet
einen 3.-4.-Gang-Schaltgabel, der mit der Synchronisierhülse 46 in
Eingriff steht.
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Wenn
der Ganghebel L aus der 3.-4.-Gangauswahlstellung X2 in Richtung
der 3.-Gangstellung 3 verschoben wird, wird die 3.-4.-Gang-Schaltgabel 40 durch
die zuvor erwähnte
Gangwechselvorrichtung nach rechts bewegt, wie es in 5 gezeigt
ist. Demzufolge drückt
die Keilverzahnung der Synchronisierhülse 46 das Blockierringrad 72 über die
Synchronfeder 74, so dass ein sich verjüngender Bodenbereich des Blockierringrads 72 auf
einen Konus 64a des antreibenden Zahnrads des dritten Gangs 64 gepresst
wird. Im Ergebnis wird die Drehung der Hauptwelle 62 auf
das antreibende Zahnrad des dritten Gangs 64 durch eine
Reibkraft zwischen dem sich verjüngenden
Bodenbereich des Blockierringrads 72 und dem Konus 64a des
antreibenden Zahnrads des dritten Gangs 64 übertragen,
womit die Synchronisierung der Hauptwelle 62 und des antreibenden
Zahnrads des dritten Gangs 64 beginnt.
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Wenn
die Synchronisierhülse 46 weiter
nach rechts bewegt wird, um in Eingriff mit dem Blockierringrad 72 in
dem Zustand, dass die Synchronfeder 74 weiter gegen das
Blockierringrad 72 drückt,
zu gelangen, wird eine starke Reibkraft zwischen dem sich verjüngenden
Bodenbereich des Blockierringrad 72 und des Konus 64a des
antreibenden Zahnrads des dritten Gangs 64 erzeugt, womit
die Synchronisierung abgeschlossen wird. Nach Abschluss der Synchronisierung
wird die Synchronisierhülse 46 weiter nach
rechts bewegt, um in Eingriff mit dem Kupplungsrad 65 zu
geraten, das einstückig
mit dem antreibenden Zahnrad des dritten Gangs 64 ausgebildet
ist. Zu diesem Zeitpunkt entweicht die Synchronfeder 74 in
eine Nut, die in der Synchronisierhülse 46 ausgebildet
ist, so dass die Druckkraft der Synchronfeder 74, die auf
das Blockierringrad 72 ausgeübt wird, weggenommen wird.
Im Ergebnis dreht sich das Blockierringrad 72 in einem
Stück mit
der Synchronisierhülse 46,
wodurch das Schalten in die 3.-Gangstellung
3 abgeschlossen ist.
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Der
Betrieb der Gangwechselvorrichtung gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform
wird nun anhand der 6A bis 6D beschrieben.
Im Neutral-Zustand,
der in 6A gezeigt ist, ist der zweite Schaltarm 34 der
Schaltarmeinheit 30 in eine Auswahlnut 26a des
Schaltstücks 26 eingesetzt,
und die gekrümmte
Oberfläche
des zweiten Schaltarms 34 steht in Kontakt mit dem Schaltstück 26.
Wenn der Ganghebel L aus der 3.-4.-Gangauswahlstellung X2 (siehe 1)
in Richtung der 3. Gang-Stellung 3 verschoben wird, dreht sich die
Schaltauswahlwelle 52 in Uhrzeigerrichtung, wie in 6B gezeigt
ist, so dass die Schaltarmeinheit 30 das Schaltstück 26 nach
rechts verschiebt, wie in 6B dargestellt. Bis
der Synchronisiermechanismus mit der Synchronisierung beginnt, ist
keine große
Kraft erforderlich. Folglich werden der erste und der zweite Schaltarm 32 und 34 zusammen
in dem Zustand, bei dem sie miteinander aufgrund der Federkraft
der Feder 36 fluchten, bewegt.
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Wenn
die Schaltauswahlwelle 52 sich weiter im Uhrzeigersinn
dreht, beginnt der Synchronisiermechanismus mit der Synchronisierung
und eine Synchronisierungskraft überwindet
die Federkraft der Feder 36, so dass die gekrümmte Oberfläche des ersten
Schaltarm 32 in Kontakt mit dem Schaltstück 26 kommt,
wie es in 6C gezeigt ist. In dem Fall des
Verstellen des Ganghebels L, um die Schaltarmeinheit 30 wie
zuvor erwähnt
zu verschwenken, kann ein Hebelverhältnis R von dem Ganghebel L
zur Schaltarmeinheit 30 unter Verwendung der Längen L1
bis L4, die in 2 gezeigt sind, auf die folgende Weise
erhalten werden. R = (L1 × L3)/(L2 × L4)
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In
diesem Ausdruck ist lediglich die Länge L4 vom Beginn bis zum Ende
des Schaltvorgangs variabel, und alle andere Längen L1 bis L3 sind konstant. Folglich
hängt das
Hebelverhältnis
R während
des Schaltvorgangs lediglich von der Länge L4 ab. Wenn das Hebelverhältnis R
groß ist,
kann eine Betätigungskraft
am Ganghebel L verringert werden, wodurch die Kraft des Fahrers
verringert wird. Jedoch wird der Hebelweg des Schaltstücks 26 (d.h.
der Hebelweg der Synchronisierhülse 46)
klein. Falls die Betätigungskraft
auf den Ganghebel L fest liegt, ist die Kraft beim Drücken des
Schaltstück 26 im
in 6C gezeigten Zustand erhöht.
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Wie
in 6B gezeigt, ist ein Kontaktbereich des zweiten
Schaltarms 34 zum Schaltstück 26 mit dem Bezugszeichen 34b bezeichnet,
und wie in 6C gezeigt, ist ein Kontaktbereich
des ersten Schaltarms 32 mit dem Schaltstück 26 mit
dem Bezugszeichen 32b bezeichnet. Die Länge L4 ist durch den Abstand
zwischen der Achse der Schaltauswahlwelle 52 als eine Drehwelle
der Schaltarmeinheit 30 und dem Kontaktbereich 32b oder 34b der
Schaltarmeinheit 30 bezüglich
des Schaltstücks 26 definiert. Wenn
der Synchronisiermechanismus mit der Synchronisierung beginnt, ist
die Länge
L4 nahezu augenblicklich verringert, wie in 6C gezeigt
ist, um dadurch das Hebelverhältnis
R zu erhöhen.
Wenn die Synchronisierung durch den Synchronisiermechanismus abgeschlossen
ist, ist eine große
Kraft nicht erforderlich, und der zweite Schaltarm 34 kehrt
durch die Federkraft der Feder 36 zurück, um in fluchtende Stellung
mit dem ersten Schaltarm 32, wie in 6D gezeigt,
zu gelangen. Gleichzeitig gerät
der gekrümmte
Bereich des zweiten Schaltarms 34 in Kontakt mit dem Schaltstück 26,
um das Schaltstück 26 nach
rechts zu drücken,
wie es in 6D dargestellt ist, um die Hebelwegbewegung
des Schaltstücks 26 abzuschließen.
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7 zeigt
das sich mit der Zeit ändernde Hebelverhältnis R.
In 7 entspricht die horizontale Achse der Zeit und
die senkrechte Achse entspricht dem Hebelverhältnis R. Bis der Synchronisiermechanismus
die Synchronisierung beginnt, bleibt der zweite Schaltarm 34 in
Kontakt mit dem Schaltstück 26, so
dass das Hebelverhältnis
R klein ist. Wenn die Synchronisierung begonnen hat, gerät der erste Schaltarm 32 nahezu
augenblicklich in Kontakt mit dem Schaltstück 26, so dass das
Hebelverhältnis
R schnell groß wird,
und dieses große
Hebelverhältnis R
wird beibehalten, bis die Synchronisierung beendet ist. Wenn die
Synchronisierung beendet ist, gerät der zweite Schaltarm 34 in
Kontakt mit dem Schaltstück 26,
so dass das Hebelverhältnis
R wieder klein wird.
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Gemäß der obigen
bevorzugten Ausführungsform,
ist das Hebelverhältnis
R derart variabel, dass, wenn der Synchronisiermechanismus eine Synchronisierung
durchführt,
um eine erforderlichen Schubkraft im Schaltvorgang bereitzustellen,
das Hebelverhältnis
R auf einen großen
Wert gesetzt wird, um eine große
Schaltkraft zu erhalten, wohingegen während Zeitabschnitten außerhalb
der Synchronisierung, wo Schnelligkeit erforderlich ist, das Hebelverhältnis R
auf einen kleinen Wert gesetzt wird. Folglich kann eine Betätigungskraft
am Ganghebel in einem Handschaltgetriebe verringert werden. Ferner kann
in einem automatisierten HG die Schaltzeit verringert werden. Ferner
fungiert während
der Synchronisierung durch den Synchronisiermechanismus die Feder 36 als
ein Stoßabsorptionsmechanismus,
um eine Schlagkraft auf die Schaltarme zu mildern und auch um das
Geräusch zu
verringern. Ferner wird während
der Synchronisierung durch den Synchronisiermechanismus das Hebelverhältnis R
auf Maximum gesetzt, eine große
Synchronisierungskraft kann erreicht werden, und eine Synchronisierzeit kann
verringert werden.
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Die
vorliegenden Erfindung ist nicht auf Details der zuvor beschriebenen,
bevorzugten Ausführungsformen
beschränkt.
Der Umfang der Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche definiert und alle Änderungen
und Modifikationen fallen in den Äquivalenzbereich des Umfangs
der Ansprüche
und sind daher durch die Erfindung umfasst.