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Die
Erfindung betrifft eine Rastiereinrichtung für zwei Schaltschwingen oder
Schaltstangen eines Getriebes gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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In
Schaltgetrieben für Kraftfahrzeuge werden die einzelnen
Gänge bekanntermaßen mittels Schaltstangen oder
Schaltschwingen ein- und ausgelegt, wobei eine nicht exakte Positionierung
derselben zu einer Fehlschaltung führen kann, bei der neben
einem eingelegten Gang ein weiterer Gang eingelegt wird, welches
Schäden am Getriebe und/oder dessen Schaltvorrichtung verursacht.
Es sind daher verschiedenste Verriegelungseinrichtungen für
diese Schaltstangen oder Schaltschwingen bekannt geworden, die dafür
sorgen sollen, dass in einem Getriebe oder einem Teilgetriebe eines
Doppelkupplungsgetriebes immer nur ein Gang eingelegt ist. Dabei
wird beispielsweise nur eine der Schaltstangen eines Getriebes,
die mit Schaltgabeln oder Schaltschwingen in Wirkverbindung stehen,
aus einer Neutrallage heraus verschoben, während die übrigen Schaltstangen
in ihrer Neutrallage verriegelt werden. Zur Positionierung der Schaltgabeln
oder Schaltschwingen in ihrer Neutralposition dienen Rastiermittel.
Beispielhaft wird auf die
DE
36 40 416 A1 verwiesen.
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Die
DE 41 18 931 A1 beschreibt
des Weiteren ein Handschaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs mit mehreren
Synchroneinheiten, die durch Schaltschwingen oder durch auf Schaltstangen
angeordnete Schaltgabeln betätigt werden, wobei Verriegelungselemente
vorgesehen sind, die verhindern, dass bei einer Betätigung
einer Schaltschwinge oder Schaltstange die anderen Schaltschwingen
oder Schaltstangen betätigbar sind. Im Wesentlichen wird vorgeschlagen,
dass sowohl Schaltschwingen als auch Schaltstangen vorhanden sind,
wobei zum Verriegeln von mehreren Schaltschwingen gegeneinander
Verriegelungs schwingen und zum Verriegeln von mehreren Schaltstangen
Sperrkugeln oder eine Sperrplatte vorgesehen sind. Zwischen den
Verriegelungsschwingen und den Sperrkugeln oder der Sperrplatte
ist ein Schwenkhebel angeordnet, der die beiden Systeme gegeneinander
sperrt.
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Weiterhin
offenbart die
DE 199
09 124 A1 eine Verriegelungsvorrichtung für Schaltstangen
eines Kraftfahrzeuggetriebes, bei der Kugeln zur Positionierung
und Verriegelung vorgesehen sind, die ihrerseits in Positioniernutteile
bzw. Verriegelungsnutteile der Schaltstangen eindringen.
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Aus
der
DE 10 2004
036 498 A1 ist ferner eine Einrichtung zur Rastierung und
Verriegelung für Mehrfachkupplungsgetriebe, insbesondere
eines Doppelkupplungsgetriebe, bekannt geworden, bei der jeweils
die Schaltstangen eines Teilgetriebes gegenseitig verriegelt werden
und die Funktionen Verriegelung sowie Rastierung mit denselben Bauteilen realisierbar
sind, indem zwei miteinander in kinematischem Zusammenhang bzw.
in Wirkverbindung stehende Bolzen vorgesehen sind, welche über
ein Federelement miteinander verbunden sind. Für den Fall der
Rastierung werden hierbei die Bolzen über das Federelement
gegen auf den Schaltstangen vorhandene Nuten gedrückt,
während für den Fall der Verriegelung der für
die Schaltung benötigte, der Schaltstange zugeordnete Bolzen
aus der Nut der Schaltstange gegen die Kraft des Federelementes
heraus gedrückt wird, wodurch der weitere, der anderen Schaltstange
zugeordnete Bolzen in der Nut hinein gedrückt bleibt.
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Schließlich
werden in den nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen
DE 10 2007 008 084.2 und
DE 10 2007 008 085.0 Einrichtungen zur
gegenseitigen Verriegelung zweier Schaltelemente eines Getriebes
vorgeschlagen, welche einen drehbar gelagerten, wippenartigen und
weitestgehend starren Sperrhebel in Form eines Sperrblechs aufweisen,
der an seinen Enden jeweils eine Nut zur Aufnahme eines Sperr- bzw.
Verriegelungselementes eines Schaltelementes aufweist. Der Sperrhebel wird
durch ein Federelement, vorlie gend durch eine beidseitig wirkende
Schenkelfeder oder durch eine Radialfeder, in einer neutralen Position
gehalten. Bei einer Betätigung eines Schaltelementes wird
das diesem Schaltelement zugeordnete Verriegelungselement in Richtung
auf den Drehpunkt des Sperrhebels bewegt und drückt gegen
die Fläche des Sperrhebels, wodurch wegen der entstehenden
Querkraft eine Drehbewegung des Sperrhebels verursacht wird, durch
die das Verriegelungselement des anderen Schaltelementes von der
entsprechenden Nut des Sperrhebels aufgenommen wird. Hierbei sind
die Nuten für die Verriegelungselemente der Schaltelemente
derart ausgebildet, dass eine Bewegung des verriegelten Schaltelementes
in Schaltrichtung nicht möglich ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine technisch vereinfachte
Einrichtung zur Rastierung von zwei Schaltstangen oder Schaltschwingen eines
Getriebes in ihrer Neutralposition vorzuschlagen. Diese Rastiereinrichtung
soll bei einfacher und kostengünstig herzustellender Gestaltung
eine wirkungsvolle Rastierung gewährleisten, sowie in Verbindung
mit einer Verriegelungseinrichtung die Verriegelung der einen Schaltstange
oder Schaltschwinge in ihrer Neutralposition ermöglichen,
wenn die andere Schaltstange oder Schaltschwinge geschaltet wird
oder geschaltet ist. Da diese neue Rastiereinrichtung bevorzugt
in automatisierten Schaltgetrieben verwendet werden soll, muss ein
im Vergleich zu Handschaltgetrieben erhöhter Schaltkomfort
damit nicht unbedingt erreichbar sein.
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Die
Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des
Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar
sind.
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Gemäß den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 geht die Erfindung demnach
aus von einer Rastiereinrichtung für die Positionierung von
zwei Schaltschwingen oder Schaltstangen eines Getriebes in ihrer
Neutralstellung, mit einem um eine Drehachse drehgelagerten und
als Wippe ausgebilde ten Rastierelement, welches im Bereich seiner
beiden axialen Enden jeweils eine Rastierkontur zur formschlüssigen
und lösbaren Aufnahme von jeweils einem Verriegelungselement
der Schaltschwingen oder Schaltstangen aufweist, wobei das Rastierelement
in einer Wirkebene federelastisch ausgebildet ist, und wobei die
Federkraft des Rastierelements selbst derart gewählt ist,
dass dieses in der rastierten Betriebsstellung der Verriegelungselemente
dieselben in ihrer Neutralstellung hält.
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Im
Hinblick auf gattungsbildende Rastier- und Verriegelungseinrichtungen
gemäß dem Stand der Technik kann die Rastierfunktion
zuverlässig durch ein sehr kostengünstig herstellbares
federelastisches Rastierelement bewerkstelligt werden.
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Das
federelastische Rastierelement ist hierbei zweckmäßigerweise
derart ausgebildet und ausgelegt, dass in der rastierten Betriebsstellung
der beiden Verriegelungselemente eine nahezu gleiche Vorspannkraft
auf dieselben ausübbar und das Rastierelement selbst in
einer neutralen Position gehalten ist.
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Vorzugsweise
ist das federelastische Sperrelement als Draht- oder Blechbiegeteil
ausgebildet.
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Weiter
kann vorgesehen sein, dass das federelastische Rastierelement mit
einem Sperrelement zum Sperren der Bewegung der Schaltschwingen
oder Schaltstangen bzw. derer Verriegelungselemente verbunden ist
oder mit einem solchen Sperrelement zusammenwirkt. Ein solches Sperrelement
ist bevorzugt als ein Blechbauteil ausgebildet.
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Eine
Weiterbildung dieses Aufbaus in einem Getriebe sieht vor, dass das
Sperrelement um die Drehachse des Rastierelements drehgelagert und durch
ein Federelement in einer neutralen Position gehalten ist. Dieses
Federelement kann gemäß einer ersten Variante
als ein separates, am Sperrelement angreifendes Federelement gebildet
sein, welches das Sperrelement in seiner Neutralstellung hält.
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Gemäß einer
zweiten Variante ist das Federelement durch das federelastische
Rastierelement gebildet, welches form- und/oder kraftschlüssig
mit dem Sperrelement verbunden ist. Zur Verbindung des federelastischen
Rastierelements mit dem Sperrelement kann das federelastische Rastierelement
Fortsätze aufweisen, die in dazu korrespondierende Aufnahmeöffnungen
des Sperrelements formschlüssig eingreifen. Außerdem
ist bevorzugt vorgesehen, dass das Sperrelement axial endseitig
Konturen zur lösbaren Aufnahme der Verriegelungselemente
aufweist.
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Die
Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Rastiereinrichtung
mit zumindest einigen der genannten Merkmale in einem automatisch
schaltenden Getriebe, beispielsweise in einem Doppelkupplungsgetriebe.
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Die
erfindungsgemäße Rastiereinrichtung bietet sich
besonders zur Verwendung in automatisch geschalteten Getrieben,
wie Doppelkupplungsgetrieben, an.
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Zur
Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung
beigefügt. In dieser zeigt
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Rastiereinrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Rastiereinrichtung zusammen mit einer Verriegelungseinrichtung in
einer Explosionsdarstellung,
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3 das
Ausführungsbeispiel gemäß 2 im
Zusammenbau, und
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4 ein
drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Rastiereinrichtung zusammen mit einer Verriegelungseinrichtung in
einer Explosionsdarstellung.
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Demnach
zeigt 1 ein über ein mechanisches Befestigungselement 1,
vorliegend eine Schraube, auf einem nicht näher gezeigten
tragenden Bauteil, beispielsweise dem Getriebegehäuse, um
eine Drehachse 2 drehgelagertes und als Wippe beziehungsweise
zweiarmiger Hebel ausgebildetes Rastierelement 3. Das Rastierelement 3 dient
zur Rastierung zweier an sich bekannter und demgemäß nicht
ausführlich dargestellter Schaltschwingen oder Schaltstangen
eines Getriebes in ihrer Neutralstellung, von denen lediglich die
stiftförmig ausgebildeten Verriegelungselemente 4a und 4b dieser
beiden Schaltschwingen bzw. Schaltschwingen abgebildet sind. Im
Bereich seiner beiden axialen Enden verfügt das Rastierelement 3 jeweils über
eine Rastierkontur 5a bzw. 5b zur formschlüssigen
und lösbaren Aufnahme jeweils eines der Verriegelungselemente 4a, 4b der
beiden Schaltschwingen.
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Wie
bereits einleitend beschrieben wurde, nutzt der Stand der Technik
wippenartige Sperrelemente, die jedoch starr ausgebildet sind und
aus einem ausgestanzten Blech bestehen.
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Demgegenüber
ist gemäß der in 1 gezeigten
Ausführungsform das Rastierelement 3 nunmehr federelastisch
ausgebildet, und zwar derart, dass in der Wirkebene des Rastierelementes 3,
nämlich quer, vorzugsweise senkrecht zur Drehachse 2 desselben,
beim Anfahren zur und Herausfahren aus der dargestellten rastierten
Betriebsstellung (Neutral-Position) der Verriegelungselemente 4a, 4b gegen
die zylindrische Mantelfläche der Verriegelungselemente 4a, 4b eine
bestimmte Vorspannkraft aufbringbar ist. Dadurch ist bei geringem
Bauaufwand eine sichere Rastierung sowie vergleichsweise leichte
Freigabe der Verriegelungselemente 4a, 4b gewährleistet.
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Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform ist das federelastische
Rastierelement 3 als Drahtbiegeteil aus beispielsweise
einem Federstahl hergestellt, wobei die endseitigen Rastierkonturen 5a, 5b äußerst
einfach allein durch Biegeumformung herstellbar sind.
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Mittig
verfügt das Rastierelement 3 beziehungsweise das
Drahtbiegeteil über ein durch Biegeumformung ausgebildetes
Lagerauge 6, welches vom mechanischen Befestigungselement 1 durchdrungen
und über welches das wippenartige Rastierelement 3 auf
dem nicht näher gezeigten tragenden Bauteil drehgelagert
gehalten ist.
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Bei
der in 1 dargestellten Rastierung in der Neutralstellung übernimmt
das federelastische Rastierelement 3 durch seine Rastierkonturen 5a, 5b die
Rastierung der Schaltschwingen bzw. deren stiftförmiger
Verriegelungselemente 4a, 4b. Zweckmäßigerweise
ist dabei das federelastische Rastierelement 3 derart ausgebildet
und ausgelegt, dass in dieser rastierten Betriebsstellung der Verriegelungselemente 4a, 4b eine
nahezu gleiche Vorspannkraft auf dieselben ausübbar und
das Rastierelement 3 in der neutralen Position gehalten
ist.
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Die
auf die stiftförmigen Verriegelungselemente 4a, 4b aufbringbare
Vorspannkraft ist in weiten Grenzen an die aktuellen Einsatzbedingungen
allein durch den verwendeten Werkstoff und/oder die konstruktive
Ausbildung des Rastierelementes 3 oder einzelner Abschnitte
desselben einstellbar. So ist es nicht zwingend notwendig, dass
das gesamte Rastierelement 3 federelastisch ausgebildet
ist, sondern beispielsweise nur die Endabschnitte derselben federelastisch
ausgebildet sind, die ihrerseits in direkter Wirkverbindung mit
den Verriegelungselementen 4a, 4b stehen, während
der mittlere Abschnitt des Rastierelementes 3 in der Wirkebene
weitestgehend biegefest ausgebildet ist (nicht näher dargestellt).
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Selbstverständlich
kann in Abhängigkeit vom aktuellen Anwendungsfall neben
Federstahl auch jeder andere an sich bekannte federelastische Werkstoff,
beispielsweise auch ein thermoplastischer oder duroplastischer Kunststoff,
Verwendung finden.
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Die
Erfindung beschränkt sich ferner nicht nur auf ein federelastisches
Rastierelement 3 in Form eines Drahtbiegeteils, sondern
erfasst auch ein in geeigneter Weise federelastisch oder teilweise
federelastisch ausgebildetes Blechbiegeteil. Ebenso ist es nicht
zwingend erforderlich, dass das Rastierelement 3 einteilig
ausgebildet ist. So kann dasselbe auch mehrteilig ausgebildet sein,
indem beispielsweise ein starrer mittlerer Abschnitt mit endseitig
daran federelastisch aufgehängten Endabschnitten kombiniert
ist, wodurch ebenfalls eine vorbestimmbare Vorspannkraft auf die
Verriegelungselemente 4a, 4b aufbringbar ist (nicht
näher gezeigt).
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Die
Funktionsweise einer Rastiereinrichtung gemäß der
Erfindung kann mit Hinweis auf 1 wie folgt
beschrieben werden:
Gesetzt den Fall, dass in dem Getriebe
ein Gang geschaltet werden soll, so wird das stiftförmige
Verriegelungselement 4a der betreffenden Schaltschwinge in
der durch die Pfeile dargestellten Richtung bewegt und damit die
einenends dazu korrespondierende Rastierkontur 5a des Rastierelements 3 von
dem Verriegelungselement 4a abgefahren. Das mechanische
Befestigungselement, vorliegend die Schraube 1, stellt
den Drehpunkt für das federelastische Rastierelement 3 dar.
Die Abstützung des Rastierelementes 3 erfolgt
anderenends am Verriegelungselement 4b der anderen nicht
geschalteten Schaltschwinge. Infolge der Bewegung des Verriegelungselementes 4a der
geschalteten Schaltschwinge erfährt das Rastierelement 3 ein
bestimmtes Drehmoment um die Drehachse 2, welches in Kombination mit
der bereits vorhandenen und auf das Verriegelungselement 4b der
nicht geschalteten Schaltschwinge wirkenden Vorspannkraft eine weitere
Erhöhung derselben bewirkt, welches besonders vorteilhaft
mit einem erhöhten Formschluss und gegebenenfalls erhöhten
Reibschluss dieses Verriegelungselementes 4b mit der korrespondierenden
Rastierkontur 5b einhergeht.
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Das
Ausführungsbeispiel gemäß den 2 und 3 unterscheidet
sich vom vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel im Wesentlichen
dadurch, dass dem federelastischen Rastierelement 3 zur
Vermeidung einer Bewegung desselben senkrecht zur Wirkebene und
damit koaxial zur Drehachse 2 infolge gegebenenfalls auftretender
Krafteinwirkungen in diese Richtungen sowie zu sicheren Verriegelung
der nicht geschalteten Schaltschwinge bzw. des festzuhaltenden Verriegelungselementes 4a bzw. 4b zumindest
ein starr ausgebildetes Sperrelement 7 zugeordnet ist.
Für den Fachmann ist in Kenntnis der Erfindung sicherlich
leicht nachvollziehbar, dass sich ein solches Sperrelement 7 insbesondere
für das näher beschriebene federelastische Sperrelement 3 in Form
eines Drahtbiegeteils eignet, da dasselbe an sich eine Vielzahl
von Freiheitsgraden, insbesondere auch senkrecht zur in Rede stehenden
Wirkebene bzw. in Richtung der Drehachse 2 aufweist.
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Vorliegend
ist ein Sperrelement 7 unterhalb des Rastierelements 3 angeordnet.
Sicherlich ist es auch möglich, in Abhängigkeit
von den genannten Krafteinwirkungen ein Sperrelement 7 axial
oberhalb oder sowohl unterhalb als auch oberhalb des Rastierelements 3 anzuordnen.
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Vorzugsweise
ist das Sperrelement 7 als ein Stützblech, beispielsweise
als ein Stanzblech ausgebildet, welches koaxial zum Rastierelement 3 um
die Drehachse 2 desselben drehgelagert und durch ein Federelement
in einer zum Rastierelement 3 korrespondierenden neutralen
Position gehalten ist. Das Federelement kann dabei durch ein hier
nicht näher gezeigtes, separates und am Sperrelement 7 angreifendes
Federelement, beispielsweise in Form einer an sich bekannten beidseitig
wirkenden Schenkelfeder gebildet sein, welche ihrerseits eine Bewegung des
Sperrelementes 7 nahe der Selbsthemmung zulässt.
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Ebenso
kann, wie 4 näher zeigt, das
gerade beschriebene Federelement auch durch das federelastische
Rastierelement 3 selbst gebildet sein, welches vorliegend
mittels zur Drehachse 2 achsparallele Fortsätze 8 in
korrespondierende Aufnahmeöffnungen 9 des Sperrelementes 7 formschlüssig
eingreift, ohne dabei die gewünschte Federelastizität des
Rastierelementes 3 zu behindern.
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Sicherlich
sind auch anderweitige an sich bekannte form- und/oder auch kraftschlüssige
bauliche Maßnahmen, wie Verschraubungen, realisierbar,
die es gestatten, bei Erhaltung der genannten Federelastizität
des Rastierelementes 3 und demgemäß der Vorspannung
der Verriegelungselemente 4a, 4b das Sperrelement 7 in
einer zum Rastierelement 3 korrespondierenden neutralen
Position zu halten (nicht näher dargestellt).
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Wie
den 2 bis 4 weiter zu entnehmen ist, verfügt
das Sperrelement 7 in Anlehnung an die Rastierkonturen 5a, 5b des
Rastierelementes 3 axial endseitig ebenfalls über
entsprechende eingearbeitete Konturen 10a, 10b,
welche die Verriegelungselemente 4a, 4b zu deren
Verriegelung in ihrer Neutralposition aufnehmen können.
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Die
erfindungsgemäße Rastiereinrichtung ist besonders
vorteilhaft in automatisch geschalteten Getrieben, wie beispielsweise
Doppelkupplungsgetrieben, verwendbar. Wie dargestellt, kann das
Rastierelement 3 dabei allein genutzt oder mit einem Sperrelement 7 zusammenwirken.
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- 1
- Befestigungselement,
Schraube
- 2
- Drehachse
- 3
- Rastierelement
- 4a
- Verrieglungselement
- 4b
- Verrieglungselement
- 5a
- Rastierkontur
- 5b
- Rastierkontur
- 6
- Lagerauge
- 7
- Sperrelement
- 8
- Fortsatz
- 9
- Aufnahmeöffnung
am Sperrelement
- 10a
- Kontur
am Sperrelement
- 10b
- Kontur
am Sperrelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3640416
A1 [0002]
- - DE 4118931 A1 [0003]
- - DE 19909124 A1 [0004]
- - DE 102004036498 A1 [0005]
- - DE 102007008084 [0006]
- - DE 102007008085 [0006]