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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für
eine Mehrgang-Getriebeanordnung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere
eines Nutzfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1.
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Für
von Hand schaltbare große Getriebe von Nutzfahrzeugen ist
es üblich, ein Mehrgang-Getriebe, das beispielsweise vier
Schaltstellungen besitzt, mit einem Gruppengetriebe zu koppeln,
das die vier Schaltstellungen des Mehrgang-Getriebes wahlweise entweder
einer langsamen Ganggruppe oder einer schnellen Ganggruppe zuordnet.
In der Folge ergibt sich eine Mehrfach-Getriebeanordnung, bei der die
vier Schaltstellungen des Mehrfach-Getriebes quasi doppelt belegt
sind und die insgesamt zur Verfügung stehende Gangzahl
verdoppelt ist.
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Aus
der
DE 25 29 722 A1 ist
eine Schalteinrichtung für eine derartige Mehrgang-Getriebeanordnung
bekannt. Sie umfasst einen Getriebewählschalter zum manuellen
Schalten zwischen der schnellen Ganggruppe und der langsamen Ganggruppe,
sowie einen manuell betätigbaren Gangwählhebel,
der zum Schalten der Gänge der jeweiligen Ganggruppe in
einer H-Kulisse geführt verstellbar ist. Um die Gefahr einer
Beschädigung des Getriebes zu reduzieren, umfasst die Schalteinrichtung
die Funktion einer Gassensperre. Hierzu ist die Schalteinrichtung mit
einem pneumatischen Kolben-Zylinder-Aggregat ausgestattet, dessen
Kolben mit dem Gangwählhebel antriebsverbunden ist und
dessen Wirkrichtung parallel zu einer Mittelgasse der H-Kulisse
verläuft. Ferner ist ein elektrisch betätigbares
Magnetventil vorhanden, mit dem der Zylinder des Kolben-Zylinder-Aggregats
mit Druckluft beaufschlagbar ist.
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Die
aktivierte Gassensperre verhindert oder behindert das Schalten vom
4. Gang in den 1. Gang, da dies zu einer Beschädigung des
Getriebes führen könnte. Um vom 4. Gang in den
5. Gang schalten zu können, muss der Gangwählhebel
in die auch dem 1. Gang zugeordnete Schaltstellung verstellt werden, die
jedoch bei der schnellen Ganggruppe dem 5. Gang entspricht. Bei
eingeschalteter großer Ganggruppe muss daher die Gassensperre
deaktiviert sein. Wenn der Fahrer relativ zügig nach dem
Umschalten von der kleinen Ganggruppe in die große Ganggruppe
vom 4. Gang in den 5. Gang schaltet, kann dies zu Problemen oder
zumindest zu Komforteinbußen führen, da die Mehrgang-Getriebeanordnung
eine gewisse Zeit benötigt, um die jeweilige Ganggruppe
zu aktivieren. Die Getriebeanordnung schaltet dann unsauber. Ebenso
können dann Schutzmechanismen aktiviert werden, wie z.
B. das sogenannte „Interlock", das dann relativ hohen Belastungen
und Verschleiß ausgesetzt ist.
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Des
Weiteren besteht beim Umschalten vom 4. Gang in den 5. Gang die
Gefahr, dass der Fahrer den Gangwählhebel in der Mittelgasse
der H-Kulisse versehentlich über die den kleineren Gängen
zugeordnete Schaltgasse hinausverstellt und dadurch irrtümlich
in eine dem Rückwärtsgang zugeordnete Schaltgasse
gelangt. Wenn dann tatsächlich der Rückwärtsgang
eingelegt wird, kann es zu erheblichen Beschädigungen des
Getriebes kommen, da einerseits der Rückwärtsgang
regelmäßig unsynchronisiert ist und da andererseits
bei vorliegender schnellerer Ganggruppe vergleichsweise große Fahrzeuggeschwindigkeiten
vorliegen können.
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Hier
setzt die vorliegende Erfindung an. Die Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für eine Schalteinrichtung der eingangs
genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben,
die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sie einen erhöhten
Schaltkomfort bietet bzw. die Gefahr einer Beschädigung
der Mehrfach-Getriebeanordnung reduziert.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand
des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei ausgewählter
schneller Ganggruppe die Gassensperre zu aktivieren, wenn der Gangwählhebel
in der Mittelgasse über die Vorwärtsgängen
zugeordnete Schaltgasse hinaus in Richtung der dem Rückwärtsgang
zugeordneten Schaltgasse verstellt wird. Der Rückwärtsgang
kann neben den kleineren oder größeren Gängen
angeordnet sein. Hierdurch kann ein versehentliches Einlegen des
Rückwärtsgangs bei ausgewählter schneller
Ganggruppe effektiv erschwert bzw. verhindert werden. Zu diesem Zweck
schlägt die Erfindung einen Sensor vor, der erkennt, wenn
der Gangwählhebel in der Mittelgasse über die
Vorwärtsgängen zugeordnete Schaltgasse hinaus
in Richtung der dem Rückwärtsgang zugeordneten
Schaltgasse verstellt wird.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
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Die
einzige 1 zeigt eine stark vereinfachte,
schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Schalteinrichtung für
eine Mehrgang-Getriebeanordnung.
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Entsprechend 1 umfasst
eine Mehrgang-Getriebeanordnung 1 ein Mehrgang-Getriebe 2 und
ein Gruppengetriebe 3. Die Getriebeanordnung 1 ist üblicherweise
in einem Kraftfahrzeug und bevorzugt in einem Nutzfahrzeug angeordnet.
Das Mehrgang-Getriebe 2 besitzt exemplarisch und ohne Beschränkung
der Allgemeinheit vier Schaltstellungen I bis IV für Vorwärtsgänge
und eine Schaltstellung R für einen Rückwärtsgang
R. Das Gruppengetriebe 3 besitzt vorzugsweise zwei Ganggruppen,
die jeweils den vier bzw. fünf Schaltstellungen I bis IV
und R zugeordnet sind. Dementsprechend umfasst das Gruppengetriebe 3 eine
langsame Ganggruppe LG, die in Verbindung mit den vier bzw. fünf
Schaltstellungen I bis IV und R die Gänge 1 bis 4 für
langsame Vorwärtsfahrt und den Rückwärtsgang
R der Getriebeanordnung 1 bildet. Ferner besitzt das Gruppengetriebe 3 eine
schnelle Ganggruppe SG, die in Verbindung mit den vier Schaltstellungen
I bis IV des Getriebes 2 die Gänge 5 bis 8 für
schnelle Vorwärtsfahrt der Getriebeanordnung 1 bildet.
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Zum
Betätigen bzw. zum Schalten der Getriebeanordnung 1 ist
eine Schalteinrichtung 4 vorgesehen. Diese umfasst einen
Getriebewählschalter 5 und einen Gangwählhebel 6.
Mit dem Getriebewählschalter 5 kann der Fahrzeugführer
manuell zwischen der schnellen Ganggruppe SG und der langsamen Ganggruppe
LG umschalten. Hierzu ist der Getriebewählschalter 5 auf
geeignete Weise mit dem Gruppengetriebe 3 wirkverbunden.
Eine entsprechende Wirkverbindung 7 ist hier durch einen
Doppelpfeil angedeutet. Der Gangwählhebel 6 ist
ebenfalls vom Fahrzeugführer manuell betätigbar
und dient zum Schalten des Rückwärtsgangs R sowie
der Gänge 1 bis 4 bzw. 5 bis 8 der
jeweiligen Ganggruppe LG bzw. SG. Hierzu ist der Gangwählhebel 6 in
einer H-Kulisse 8 geführt verstellbar. Dargestellt
ist eine Einfach-H-Kulisse 8. Denkbar ist grundsätzlich auch
eine Mehrfach-H-Kulisse 8, z. B. wenn das Mehrgang-Getriebe 2 mehr
als vier Schaltstellungen für Vorwärtsgänge
besitzt. Der Gangwählhebel 6 ist über
die H-Kulisse 8 mit dem Mehrganggetriebe 2 wirkungsverbunden.
Eine entsprechende Wirkverbindung 9 ist hier durch einen
Doppelpfeil angedeutet. Für die H-Kulisse 8 ist
charakteristisch, dass Schaltgassen 15, 16, 25 zum
Auswählen bzw. Einlegen der Gänge im wesentlichen
senkrecht zu einer Mittelgasse 13 zum Wechseln zwischen
den Schaltgassen 15, 16, 25 verlaufen,
die im wesentlichen einem Leerlauf entspricht.
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Ferner
umfasst die Schalteinrichtung 4 ein pneumatisches Kolben-Zylinder-Aggregat 10,
das einen Kolben 11 aufweist, der in einem Zylinder 12 hubverstellbar
angeordnet ist. Das Aggregat 10 ist so angeordnet, dass
seine Wirkrichtung, also die Hubrichtung des Kolbens 11 parallel
oder in Reihenschaltung zur Mittelgasse 13 der H-Kulisse 8 verläuft.
Der Kolben 11 ist über eine Kolbenstange 14 auf
geeignete Weise mit dem Gangwählhebel 6 oder der
Getriebeinnenschaltung antriebsverbunden. Die Kopplung zwischen
dem Kolben 11 und dem Gangwählhebel 6 erfolgt
so, dass der Gangwählhebel 6 innerhalb der Schaltgasse 15 für
kleine Gänge 1 und 2 bzw. 5 und 6 und
innerhalb der Schaltgasse 16 für große
Gänge 3 und 4 bzw. 7 und 8 sowie
innerhalb der Schaltgasse 25 für den Rückwärtsgang
R frei verstellbar ist, während er bei Verstellungen innerhalb
der Mittelgasse 13 mit dem Kolben 11 zwangsgekoppelt
ist.
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Die
Schalteinrichtung 4 umfasst außerdem ein elektrisch
betätigbares Magnetventil 17, das zwischen zwei
Schaltstellungen 17a und 17b umschaltbar ist.
Im dargestellten Schaltzustand ist das Magnetventil 17 bestromt
und aktiviert und somit in seine Schaltstellung 17b verstellt.
Bei unbestromtem Magnetventil 17 ist es deaktiviert und
insbesondere mittels einer hier nicht gezeigten Rückstellfeder,
in die Schaltstellung 17a verstellt. Mit Hilfe des Magnetventils 17 kann
der Zylinder 12 mit Druckluft beaufschlagt werden. Hierzu
ist eine Druckluftversorgung 18 vorgesehen, die insbesondere
eine Pumpe 19 und/oder einen Druckspeicher 20 umfassen
kann.
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Ferner
weist die Schalteinrichtung 4 eine Steuerung 21 auf,
die zumindest zur Betätigung des Magnetventils 17 ausgestaltet
ist und die eingangsseitig insbesondere mit dem Getriebewählschalter 5 und
optional mit einer Informationsquelle 22 verbunden ist,
welche der Steuerung 21 Informationen über die
aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit liefert. Bei der Informationsquelle 22 kann
es sich um einen Geschwindigkeitssensor handeln. Bevorzugt handelt
es sich jedoch um ein Motorsteuergerät, das die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit
kennt und der Steuerung 21 zur Verfügung stellt.
Ebenso kann die Informationsquelle 22 generell einen Datenbus
repräsentieren, über den die Steuerung 21 Zugriff
zur aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit hat.
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Des
weiteren ist die Schalteinrichtung 4 mit einem Sensor 24,
ausgestattet, der so ausgestaltet ist, dass er ein Sensorsignal
generiert, wenn der Gangwählhebel 6 innerhalb
der Mittelgasse 13 eine Kreuzung 27, bei welcher
die den kleineren Gängen zugeordnete Schaltgasse 15 die
Mittelgasse 13 quert, in Richtung zum Rückwärtsgang
R überfährt. Mit anderen Worten, der Sensor 24,
welcher beispielsweise als ein Schalter ausgeführt sein
kann, generiert ein Sensorsignal beispielsweise ein Schaltsignal,
sobald der Gangwählhebel 6 den zur Schaltgasse 25,
die dem Rückwärtsgang R zugeordnet ist, zugeordneten
Abschnitt der Mittelgasse 13 erreicht. Der Sensor 24 ist
auf geeignete Weise mit der Steuerung 21 verbunden und
leitet dieser das Sensorsignal zu, wodurch die Steuerung 21 erkennt,
wenn der Gangwählhebel 6 in der Mittelgasse 13 über
die den kleineren Gängen zugeordnete Schaltgasse 15 in Richtung
der dem Rückwärtsgang R zugeordneten Schaltgasse 25 hinaus
verstellt wird.
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Optional
kann außerdem eine Warneinrichtung 26 vorgesehen
sein, die hier als Lautsprecher ausgestaltet ist. Die Warneinrichtung 26 dient
hier somit zum Generieren eines akustischen Warnsignals für
den Fahrzeugführer. Sie ist auf geeignete Weise mit der
Steuerung 21 verbunden, so dass sie von der Steuerung 21 zum
Generieren des jeweiligen Warnsignals betätigt werden kann.
Allgemein kann die Warneinrichtung 26 zum Generieren eines
optischen und/oder haptischen und/oder akustischen Warnsignals für
den Fahrzeugführer ausgestaltet sein.
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Die
Steuerung 21 ist nun so ausgestaltet, dass sie bei ausgewählter
schneller Ganggruppe SG in Abhängigkeit des Sensorsignals
eine Gassensperre aktiviert. Dies erfolgt dadurch, dass die Steuerung 21 das
Magnetventil 17 aktiviert und in die dargestellte Aktivstellung 17b schaltet. Über
die Druckversorgung 18 wird somit der Zylinder 12 mit
Druckluft beaufschlagt und der Kolben 11 wird in Ausfahrrichtung angetrieben.
In der Folge wird dem Gangwählhebel 6 ein erheblicher
Verstellwiderstand entgegengebracht, der es dem Fahrzeugführer
erschwert, den Gangwählhebel weiter innerhalb der Mittelgasse
in Richtung zu der dem Rückwärtsgang R zugeordneten
Schaltgasse 25 zu verstellen. Insbesondere treibt der Kolben 11 über
die Kolbenstange 14 den Gangwählhebel 6 innerhalb
der Mittelgasse 13 bis zur Kreuzung 27, also bis
zu der den kleinen Gängen zugeordneten Schaltgasse 15 an.
Hierdurch wird das gewünschte Schalten des 5.
Ganges erleichtert.
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Zusätzlich
kann die Steuerung 21 in Abhängigkeit des Sensorsignals
die Warneinrichtung 26 zum Generieren des jeweiligen Warnsignals
betätigen. Hierdurch erhält der Fahrzeugführer
zusätzlich ein entsprechendes akustisches bzw. optisches und/oder
haptisches Feedback.
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Grundsätzlich
ist auch eine Variante denkbar, bei welcher ausschließlich
die Warneinrichtung 26 zum Generieren des Warnsignal betätigt
wird, wenn mit dem Gangwählhebel 6 in Verbindung
mit dem Sensor 24 die Generierung des Sensorsignals ausgelöst
wird. Eine größere Sicherheit gegen die Gefahr
einer Beschädigung des Mehrganggetriebes 2 ist
jedoch dann gegeben, wenn mit dem Sensorsignal die Gassensperre
aktiviert wird.
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Zusätzlich
kann die Steuerung so ausgestaltet sein, dass sie bei ausgewählter
langsamer Ganggruppe LG bei vorhandenem Sensorsignal zwar die Warneinrichtung 26 zum
Generieren des Warnsignals betätigt, jedoch nicht die Gassensperre
aktiviert. Insbesondere soll jedoch zur Vermeidung einer Belästigung
des Fahrzeugführers die Warneinrichtung 26 in
diesen Fällen nur dann zum Generieren des Warnsignals betätigt
werden, wenn das Fahrzeug eine vorbestimmte Mindestgeschwindigkeit
erreicht oder überschritten hat. Diese Mindestgeschwindigkeit
kann beispielsweise bei 5 km/h liegen.
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Die
Steuerung 21 kann optional außerdem so ausgestaltet
sein, dass sie bei ausgewählter langsamer Ganggruppe LG
ab einer vorbestimmten Sperrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die beispielsweise
bei 25 km/h oder bevorzugt schon bei 20 km/h liegen kann, die Gassensperre
aktiviert. Der Gangwählhebel 6 ist dann zwar noch
von der links dargestellten Schaltgasse 15 für
kleine Gänge über die Mittelgasse 13 ohne
weiteres in die rechts dargestellte Schaltgasse 16 für
große Gänge verstellbar, jedoch nicht in umgekehrter
Richtung. Für eine Verstellbewegung des Gangwählhebels 6 in
der Mittelgasse 13 von der Schaltgasse 16 für
große Gänge in die Schaltgasse 15 für
kleine Gänge muss der Gangwählhebel 6 entgegen
dem im Zylinder 12 herrschenden Druck angetrieben werden.
Dies erfordert vom Fahrzeugführer einen sehr hohen Kraftaufwand,
der ein unbewusstes fehlerhaftes Schalten von einem hohen Gang in
einen kleinen Gang quasi ausschließt.
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Wird
nun der Getriebewählschalter 5 zum Umschalten
bzw. zum Auswählen der schnellen Ganggruppe SG betätigt,
deaktiviert die Steuerung 21 die Gassensperre, indem sie
das Magnetventil 17 deaktiviert und in die deaktivierte
Stellung 17a umschaltet. In dieser deaktivierten Schaltstellung 17a ist der
Zylinder 12 mit einer Drossel 23, die auch Bestandteil
des Magnetventils sein kann, verbunden. In der Folge kann der Fahrzeugführer
den Gangwählhebel 6 in der Mittelgasse 13 von
der Schaltgasse 16 der größeren Gänge
in die Schaltgasse 15 der kleineren Gänge umschalten,
wobei er über die Zwangskopplung mit dem Kolben 11 die
Luft aus dem Zylinder 12 austreibt und zwar entgegen der
Drosselwirkung, also gegen den Strömungswiderstand der Drossel 23.
Hierdurch ergibt sich eine gedämpfte Schalt- bzw. Verstellbewegung
für den Gangwählhebel 6. Gleichzeitig
wird durch diese Verzögerung in der Schaltbewegung des
Gangwählhebels 6 genügend Zeit für
die Getriebeanordnung 1 bereitgestellt, um von der langsamen
Ganggruppe LG in die schnelle Ganggruppe SG zu wechseln. Dieser
Wechsel kann grundsätzlich erst dann durchgeführt
werden, wenn der Gangwählhebel 6 aus der den Gängen 3 und 4 zugeordneten
Schaltgasse 16 entlang der Mittelgasse 13 herausbewegt
wird, um dann in der anderen Schaltgasse 15 zwischen den
Gängen 5 und 6 wählen zu können.
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Die
Drossel 23 kann insbesondere in das Magnetventil 17 integriert
sein. Vorzugsweise kann ein Entlüfter des Magnetventils 17 so
ausgestaltet sein, dass er die Drossel 23 bildet.
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Optional
kann nun außerdem vorgesehen sein, bei ausgewählter
schneller Ganggruppe SG die Gassensperre zu aktivieren, solange
die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb einer vorbestimmten Grenzgeschwindigkeit
des Fahrzeugs liegt. Diese Grenzgeschwindigkeit kann beispielsweise
bei 50 km/h oder bei 40 km/h oder bei 38 km/h liegen. Die Grenzgeschwindigkeit
ist dabei gleich groß gewählt wie eine Deaktivierungsgeschwindigkeit,
bei welcher ein Betätigen des Getriebewählschalters 5 zum
Auswählen der langsamen Ganggruppe LG unberücksichtigt
bleibt. Ab dieser Grenzgeschwindigkeit wird somit die mechanische
Gassensperre durch eine elektronische bzw. softwaremäßige
Sperre ersetzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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