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Die
Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein mehrstufiges
Handschaltgetriebe, mit einem Wählhebel zum Anwählen
unterschiedlicher Schaltgassen der Schaltvorrichtung und einer zwischen
benachbarten Gassen wirksamen Sperrvorrichtung, wobei der Wählhebel
von der einen der benachbarten Gassen entgegen einer Rückstellkraft
der Sperrvorrichtung in die andere der benachbarten Gassen beweglich
ist und unter Einwirkung der Rückstellkraft der Sperrvorrichtung
zurückbeweglich ist.
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Derartige
Schaltvorrichtungen zur Verhinderung ungewollter Wähl-
bzw. Schaltbewegungen sind beispielsweise vorbekannt bei Schaltbildern,
bei denen ein Rückwärtsgang als einziger Gang
in einer separaten Schaltgasse angeordnet ist. Hierbei ist eine Rastierkontur
so ausgelegt, dass unter Berücksichtigung der einwirkenden
Rastierkräfte ein Einlegen des Rückwärtsgangs
nur bei Überwindung einer deutlich höheren Wählkraft
möglich ist. Bequem lässt sich der Rückwärtsgang
dann Anwählen, wenn bei einer Schaltvorrichtung der Schalthebel
mit Schwung unter Ausnutzung der dynamischen Massenkraft der Hand
betätigt wird. Aus diesem Grund ist für diese
Art der Sperrvorrichtung die Bezeichnung Schlagsperrvorrichtung
bzw. Schlagsperre verbreitet.
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Bei
Vorwärtsgängen besteht in der Regel keine Notwendigkeit,
durch deutlich erhöhte Wählkräfte oder
Schlagsperrenkräfte das Anwählen von bestimmten
Gängen zu erschweren. Auf dem Markt finden insbesondere
PKW-Schaltgetriebe mit maximal drei Schaltgassen für Vorwärtsgänge
Verwendung. Der Schalthebel wird bei diesen ohne Einwirkung von Bedienkräften
in die mittlere Gasse, Neutralgasse genannt, zwangsweise rückgeführt.
Die jeweils daneben liegende Gasse kann durch Überwinden
von geringen Rastierkräften angewählt werden.
Aufgrund dieser symmetrischen Aufteilung ist ein leichtes, intuitives
Auffinden der Gassen und Gänge ohne Sichtkontrolle gewährleistet.
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Eine
Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der
DE 78 02 241 U1 bekannt.
Bei dieser sind Rasteinrichtungen für jede Schaltung vorgesehen,
die auf eine Schaltwelle wirken. Hierzu sind in den Rasteinrichtungen
Rastfedern vorgesehen, wobei an der Schaltwelle Rastvertiefungen
mit entsprechenden Flanken vorgesehen sind.
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In
der
DE 196 53 171
A1 ist eine Schaltvorrichtung mit einer Einrichtung zur
Wählkrafterhöhung beschrieben, wobei diese mit
Schlepphebeln und Federelementen versehen ist.
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Rastiervorrichtungen
in Getrieben werden zur Verhinderung eines unpräzisen Wähl-
und/oder Schaltgefühls in der Regel reibungsarm ausgeführt. Daher
stehen die Rastierkonturen vorzugsweise mit Wälzkörper
gelagerten Rollen oder Kugeln in Kontakt, die über Federn
angepresst werden und so die Rastierkräfte erzeugen. Es
wird darauf geachtet, dass die Hystherese der Kraftkennlinie möglichst klein
gehalten wird, insbesondere beim Bewegen des Wählhebels
von einer Ausgangsgasse in die benachbarte Gasse und von dieser
zurück in die Ausgangsgasse.
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Steigt
die Anzahl der Gänge des Schaltgetriebes über
sechs Vorwärtsgänge, werden unter Berücksichtigung
des Rückwärtsganges zwangsläufig mindestens
vier Schaltgassen benötigt, in denen ein Fahrgang angewählt
werden kann. Wird die zweite Gasse, wie sonst üblich, als
Neutralgasse ausgebildet, befinden sich zwei weitere Fahrganggassen
daneben. Haben die Rastierkräfte in Wählrichtung
ein ähnliches Niveau, so unterscheiden sich diese Gassen
nur über den Wählweg. Es gibt Fahrsituationen, in
denen ein schnelleres Schalten mit höheren Bedienkräften
erforderlich ist. Hierbei ist ein intuitives Auffinden der Gänge
alleine über dieses Unterscheidungsmerkmal deutlich schwieriger.
Werden in einem solchen Fall die Rastierkräfte hin zur
letzten Gasse deutlich erhöht, hätte dies zwar
den Vorteil, dass beim Gassenwechsel aus der Neutralgasse heraus
zur nebenliegenden Gasse der höheren Gänge nicht
ungewollt die übernächste Gasse angewählt wird.
Nachteilig wäre aber in diesem Fall, dass beim Zurückschalten,
aufgrund der deutlich höheren Rückstellkräfte,
die Gefahr einer ungewollten Schaltung über zwei Gassen
hinweg besteht. Bei einem Getriebe mit sieben Vorwärtsgängen
unter Anordnung des siebten Vorwärtsgangs in der äußeren
Gasse und der Vorwärtsgänge 5 und 6 in der benachbarten
Gasse, würde dies bedeuten, dass aus einer 7-6 Rückschaltung
versehentlich eine 7-4 Rückschaltung in die weiter danebenliegende
Gasse erfolgen kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, dass eine definierte Wählkrafthystherese
zwischen benachbarten. Gassen, insbesondere der Gasse für
den siebten Vorwärtsgang und der Gasse für den
fünften und sechsten Vorwärtsgang erzeugt wird,
um so sicherzustellen, dass nicht unbeabsichtigt der Wählhebel über
die benachbarte Gasse hinaus zurückbewegt wird.
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Gelöst
wird die Aufgabe dadurch, dass eine Widerstandsvorrichtung vorgesehen
ist, die in den Wählhebel eine zusätzliche, dem
Wählweg des Wählhebels entgegengesetzte Kraft
einleitet.
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Die
Widerstandsvorrichtung ist insbesondere derart wirksam, dass sie
in beiden Wählwegen des Wählhebels, somit beim
Bewegen des Wählhebels zwischen den benachbarten Gassen
in der einen Richtung und in der entgegensetzten Richtung die Kraft
in den Wählhebel einleitet. Dies hat zur Folge, dass beim
Bewegen des Wählhebels entgegen der Rückstellkraft
der Sperrvorrichtung nicht nur die Rückstellkraft der Sperrvorrichtung
vom Wählhebel überwunden werden muss, sondern
auch die dem Wählweg des Wählhebels entgegensetzte
Kraft der Widerstandsvorrichtung. Es ist somit eine gegenüber der
Rückstellkraft der Sperrvorrichtung erhöhte Kraft in
den Wählhebel einzuleiten, um diesen von der einen Gasse
in die benachbarte Gasse zu bewegen. Beim Zurückbewegen
des Wählhebels wirkt der Rückstellkraft der Sperrvorrichtung
die über die Widerstandsvorrichtung eingeleitete Kraft
entgegen, so dass der Wählhebel beim Zurückbewegen
mittels der Widerstandsvorrichtung gebremst wird.
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Diese
genannte Gestaltung und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen
Schaltvorrichtung ist für den Wählbereich von
der vorletzten Gasse zur letzten Gasse von besonderer Bedeutung,
insbesondere bei einem Getriebe mit sieben Vorgängen, bei dem
in der vorvorletzten Gasse die Vorwärtsgänge 4 und
5, in der vorletzten Gasse die Vorwärtsgänge 5 und
6 sowie in der letzten Gasse der Vorwärtsgang 7 angeordnet
sind. Gerade in dem Wählbereich zwischen den beiden letzten
Gassen ist es Ziel der Erfindung, eine Schlagsperrenkraft mit deutlich
reduzierter Rückstellkraft zu erzeugen. Dies wird vorzugsweise
erreicht, in dem die Rastierkraft in diesem Bereich reduziert wird,
zusätzlich aber in diesem Bereich der eine Bremskraft bewirkende
Widerstand mittels der Widerstandsvorrichtung in Bewegungsrichtung
des Wählhebels erzeugt wird. Die Widerstandsvorrichtung
kann hierbei an jeder beliebigen Stelle des Kraftflusses der Wählbewegung
wirksam sein. Hierzu kann grundsätzlich jedes im Kraftfluss
zwischen Handschalthebel und innerem Schaltelement der Schaltvorrichtung
beteiligtes Bauteil ausgewählt werden, das dann entsprechend
auf dieser definierten Wegstrecke gebremst wird.
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Unter
dem Aspekt des Bremsens des Wählhebels beim Bewegen von
der letzten Gasse in die vorletzte Gasse ist es ausreichend, wenn
die Widerstandsvorrichtung nur in der zurückgerichteten
Wählrichtung des Wählhebels wirksam ist.
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Die
Widerstandsvorrichtung weist vorzugsweise ein Reibelement auf. Auf
diese Art und Weise kann bei einfachster Gestaltung eine Bremskraft
in den Wählhebel eingeleitet werden, wenn das Reibelement
den Wählhebel kontaktiert. Zweckmäßig
ist das Reibelement über eine Federkraft wirksam, insbesondere über
eine vorgespannte Feder wirksam. Damit das Reibelement den Wählhebel
nur im Bereich zwischen definierten benachbarten Gassen bremst,
ist das Reibelement vorzugsweise gegen einen Anschlag gelagert,
so dass das Reibelement nur dann in den Kraftfluss mit dem Wählhebel
gelangt, wenn sich dieser in einem definierten Bereich befindet.
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Die
Sperrvorrichtung ist insbesondere derart gestaltet, dass sie Bestandteil
einer Rastiervorrichtung bildet, die eine Rastierkontur und ein
diese unter Vorspannung kontaktierendes Rastierelement aufweist.
Durch diese Gestaltung von Rastierkontur und Rastierelement lässt
sich in einem definierten Bereich der Rastierkontur die Sperrfunktion
einfach verwirklichen und es lässt sich das Rastierelement
in Übergängen von Abschnitten der Rastierkontur
mit dieser rastieren, wobei die Raststellungen den Gassenpositionen
des Wählhebels entsprechen.
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Aufgrund
der erfindungsgemäß vorgesehenen Widerstandsvorrichtung,
die den zusätzlichen Bremseffekt auf den Wählhebel
bewirkt, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Rastierung
der Wählbewegung des Wählhebels über
den gesamten Wählweg reibungsarm ausgeführt ist.
Die zusätzliche, in den Wählhebel eingeleitete
Kraft durch die Widerstandsvorrichtung bzw. das Reibelement ist insbesondere
nur zwischen zwei benachbarten Gassen wirksam.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,
der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung und der Zeichnung selbst.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigt:
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1 ein
Schaltgetriebe und eine Handschaltvorrichtung mit einem Handschalthebel,
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2 einen
Schnitt durch die Schaltvorrichtung gemäß der
Linie II-II in 1 im Bereich eines Schaltdeckels
des Schaltgetriebes,
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3 ein
Gassenschaltbild eines Handschaltgetriebes mit sieben Vorwärtsgängen
und einem Rückwärtsgang,
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4 eine
Detailansicht der Schaltvorrichtung im Bereich deren Wählhebels,
veranschaulicht in einer Draufsicht, in einer Wählposition
der Gasse für den 5. und 6. Vorwärtsgang,
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5 eine
Ansicht gemäß 4 für
den Wählhebel in der Wählposition der Gasse für
den 7. Vorwärtsgang,
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6 und 7 Schnitte
durch die Widerstandsvorrichtung für die Wählpositionen
gemäß der 4 und 5,
und
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8 den
Wählkraftverlauf des in 3 gezeigten
5-Gassenschaltbildes inklusive der Hystherese in Abhängigkeit
von der Bewegungsrichtung.
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1 veranschaulicht
ein Schaltgetriebe 1 und eine Handschaltvorrichtung 2 mit
einem Handschalthebel 3. Über Seilzüge 4 und 5 werden
Wählkräfte und Schaltkräfte auf einen äußeren
Getriebewählhebel 6 und einen Getriebeschalthebel 7 übertragen.
Die Hebel 6 und 7 sind in diesem Beispiel in einem
Schaltdeckel 8 vormontiert, der am Schaltgetriebe 1 befestigt
ist.
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Wie
der 2 zu entnehmen ist, ist der äußere
Wählhebel 6 über eine Wählhebelwelle 9 mit
einem inneren Wählhebel 10 drehfest verbunden.
Der Wählhebel 10 greift mit einem Ende 11 in
eine Mitnahmekontur 12 einer Schaltfingerwelle 13 ein.
Die Schaltfingerwelle 13 ist drehbar gelagert und in Längsrichtung
verschiebbar. Über einen Schaltfinger 14 der Schaltfingerwelle 13 kann
eine Schaltstange 15 und eine in fester Verbindung stehende
Schaltgabel 16 zum Schalten des Ganges betätigt
werden. Beim Schwenken des Wählhebels 10 wird
die Schaltfingerwelle 13 über die Mitnahmekontur 12 in
axialer Richtung bewegt und der Schaltfinger 14 wechselt
in die Mitnahmekontur einer anderen Schaltstange. Der Wählhebel 10 ist
auf der seinem Ende 11 gegenüberliegenden Seite
mit einer Rastierkontur 17 versehen, die mit der Rastierkraft
eines im Getriebegehäuse integrierten Rastierelements 18 beaufschlagt
wird. Über eine nicht veranschaulichte Feder wird das Rastierelement 18 gegen
den Wählhebel 10 im Bereich dessen in den 4 und 5 veranschaulichter
Rastierkontur 17 gedrückt. Zwischen Schaltdeckel 8 und
Wählhebel 10 ist ferner eine Widerstandsvorrichtung 19 angeordnet.
Diese weist ein Bremselement 20 auf, das dem Wählhebel 10 in
einem bestimmten Bereich seines Schwenkwinkels einen Reibwiderstand
bietet. Das Bremselement 20 ist in einer Bremselementaufnahme 21 der
Widerstandsvorrichtung 19 fixiert, die in dieser Anordnung
vorzugsweise in den Schaltdeckel 8 integriert ist.
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3 zeigt
das 5-Gassenschaltbild des Handschaltgetriebes 1 mit den
sieben Vorwärtsgängen und dem einen Rückwärtsgang.
Der Bereich X betrifft den Bereich der Wirksamkeit der Widerstandsvorrichtung 19.
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4 zeigt
den Wählhebel 10 in einer Draufsicht in der Wählposition
der Gasse für den 5. und 6. Vorwärtsgang. Ein
Bremskonturabschnitt 22 des Wählhebels 10 liegt,
bezogen auf die Schwenkrichtung des Wählhebels 10,
unmittelbar vor dem Bremselement 20, die beide gestrichelt
dargestellt sind.
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5 zeigt
den Wählhebel 10 bei Wählposition der
Gasse des 7. Vorwärtsganges. Der Bremskonturabschnitt 22 des
Wählhebels 10 liegt jetzt vollständig über
dem Bremselement 20.
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Die 6 und 7 verdeutlichen
die Positionen gemäß der 4 und 5 in
einer Schnittansicht durch die Reibvorrichtung 19. Das
Bremselement 20 ist durch eine Feder 23 vorgespannt
und wird durch ein axiales Sicherungselement, in diesem Beispiel
durch einen Sicherungssplint 24, fixiert. Über
dem gesamten Wählbereich der ersten vier Gassen steht der
Wählhebel 10 nicht in Kontakt mit dem Bremselement 20.
Der Bremskonturabschnitt 22 des Wählhebels 10 und
das Bremselement 20 haben im Randbereich eine Rampenkontur 25 bzw. 26,
die zueinander ausgerichtet sind. Diese Rampenkonturen 25 und 26 kommen
in der Wählhebelstellung der Gasse betreffend den 5. und
6. Vorwärtsgang, wie in 6 gezeigt,
in Kontakt. Eine untere Kontaktfläche 27 des Bremskonturabschnitts 22 und
eine obere Kontaktfläche 28 des Bremselements 20 sind,
bei am Sicherungssplint 24 anliegendem Bremselement 20, über
einen Höhenversatz Y angeordnet. Wird der Wählhebel 10 aus
dieser Position in Richtung der Gasse des 7. Vorwärtsgangs
bewegt, wird über die Schräge der beiden Rampenkonturen 25 und 26 ein Hub
des Bremselements 20 in der Größe des
Versatzes Y erzeugt. Das Bremselement 20 drückt
dann mit der Vorspannkraft der Feder 23 und der zusätzlichen Betriebskraft,
die durch den Hub entsteht, nicht auf den Sicherungssplint 24,
sondern auf den Wählhebel 10. Diese Querkraft
führt entsprechend dem Reibkoeffizienten der beiden Werkstoffe
zu einer Reib- bzw. Bremskraft, die den Betätigungskräften
des Wählhebels 10, je nach Betätigungsrichtung,
entgegensteht. Im Hinblick auf eine kleine Streuung der Bremskräfte ist
darauf zu achten, dass der Betriebshub im Vergleich zur Vorspannlänge
der Feder 23 sehr klein ist. Um ein Verkanten des Bremselements 20 in
der Aufnahme 21 zu verhindern, ist das Bremselement 20 mit
einer gewissen Führungslänge in Form einer Führungshülse 29 ausgebildet.
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8 zeigt
beispielhaft den Wählkraftverlauf 30 des in 3 verdeutlichten
5-Gassen-Schaltbildes inklusive der Hystherese in Abhängigkeit
von der Bewegungsrichtung. In Richtung Rückwärtsgang
ist der Kraftverlauf einer R-Gang-Schlagsperre dargestellt. Die
Gasse 3-4 ist die Neutralgasse, in die der Schalthebel 3 kraftfrei
zurückfedert. Zwischen den Gassen 1-2, 3-4 und 5-6 sind
deutlich geringere Rastierkraftverläufe vorgesehen. Zwischen
der Gasse 5-6 und der Gasse 7 erkennt man den größeren Sperrkraftverlauf
in Hochschaltrichtung und die deutlich reduzierten Rückstellkräfte
bei rückführender Bewegung. Gestrichelt ist der
eigentliche Rastierkraftverlauf 31 der Sperre des 7. Vorwärtsgangs
dargestellt, somit der Anteil der Schlagsperrenkraft durch die Rastierung
mittels des Rastelements 18, das mit der Rastierkontur 17 zusammenwirkt.
Am Handschalthebel 3 sind jedoch die Gesamtsperrenkräfte fühlbar,
die um den Anteil der Bremskräfte 32 in Hochschaltrichtung
erhöht sind und in Rückschaltrichtung um den Anteil
der Bremskräfte 32 reduziert sind, bedingt durch
das Zusammenwirken von Bremselement 12 und Wählhebel 4.
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Demzufolge
wird im Wählbereich der vorletzten Gasse zur letzten Gasse
eine Schlagsperrenkraft mit deutlich reduzierter Rückstellkraft
erzeugt. Somit kann beim Hochschalten präzise zwischen
der vorletzten und letzten Schaltgasse unterschieden werden und
es ist beim Zurückschalten sichergestellt, dass nicht versehentlich
statt einer 7-6 Rückschaltung eine 7-4 Rückschaltung
erfolgt.
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- 1
- Schaltgetriebe
- 2
- Schaltvorrichtung
- 3
- Handschalthebel
- 4
- Seilzug
- 5
- Seilzug
- 6
- äußerer
Getriebewählhebel
- 7
- Getriebeschalthebel
- 8
- Schaltdeckel
- 9
- Wählhebelwelle
- 10
- innerer
Wählhebel
- 11
- Ende
- 12
- Mitnahmekontur
- 13
- Schaltfingerwelle
- 14
- Schaltfinger
- 15
- Schaltstange
- 16
- Schaltgabel
- 17
- Rastierkontur
- 18
- Rastierelement
- 19
- Reibvorrichtung
- 20
- Bremselement
- 21
- Bremselementaufnahme
- 22
- Bremskonturabschnitt
- 23
- Feder
- 24
- Sicherungssplint
- 25
- Rampenkontur
- 26
- Rampenkontur
- 27
- untere
Kontaktfläche
- 28
- obere
Kontaktfläche
- 29
- Führungshülse
- 30
- Wählkraftverlauf
- 31
- Rastierkraftverlauf
- 32
- Bremskraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 7802241
U1 [0004]
- - DE 19653171 A1 [0005]