-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für
ein mehrstufiges Wechselgetriebe in einem Kraftfahrzeug.
-
Aus
der
DE 1 750 088 ist
eine gattungsgemäße Schaltvorrichtung für
mehrstufige Geschwindigkeitswechselgetriebe mit einer Sperreinrichtung bekannt,
welche aus einem drehfest und verschiebbar mit einer Schaltwelle
verbundenen Mitnehmer und einem Sperrsegment besteht, das am Getriebegehäuse
angebracht ist und in welche eine Sperrnase des Mitnehmers eingreift.
Die Sperreinrichtung begrenzt dabei eine Schaltgassenwahl in zwei
Richtungen und soll insbesondere verhindern, dass man aus einer
beliebigen äußeren Schaltgasse eines nach dem
bekannten H-System ausgelegten Schaltbildes ohne Zwischenschalten
der mittleren Schaltgase in die andere äußere
Schaltgasse weiterschalten kann.
-
Aus
der
DE 30 11 131 C2 ist
eine weitere Schaltvorrichtung für ein mehrstufiges Wechselgetriebe
in einem Kraftfahrzeug bekannt mit einer Sperreinrichtung, die ein
Verschalten verhindert, indem sie eine Schaltgassen-Wählbewegung
der Schaltwelle begrenzt. Die Sperreinrichtung verhindert dabei durch
entsprechende Sperrmittel insbesondere die Anwahl der dem Rückwärtsgang
zugeordneten Schaltgasse zumindest solange, bis die Sperrmittel durch
eine zum Einrücken des Rückwärtsgangs
vorgeschriebene, besondere Betätigung des Handschalthebels
aus ihrer Sperrstellung ausgerückt werden. Um hierbei zu
vermeiden, dass der Rückwärtsgang bei nicht vollständig
ausgerückter Kupplung eingelegt wird, kann als weitere
Bedingung beispielsweise das vollständige Ausrücken
der Kupplung vorgesehen werden.
-
Aus
der
DE 25 10 154 A1 ist
eine weitere Schaltvorrichtung bekannt, die eine Überschaltsperre bei
mindestens drei Schaltgassen besitzt. Die Schaltvorrichtung erzwingt
dabei eine mechanische Zwangsführung von Sperrelementen,
die eine Fehlschaltung ausschließen. Generell ermöglicht
dabei die bekannte Überschaltsperre nur das Erreichen einer
jeweils direkt benachbarten Schaltgasse.
-
Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für eine gattungsgemäße Schaltvorrichtung
eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform
anzugeben, welche insbesondere ein Risiko von Fehlschaltungen reduziert.
-
Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand
des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
-
Die
vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem
Handschaltgetriebe zumindest eine Sperreinrichtung vorzusehen, welche
eine Schaltgassenwahl zwischen zwei benachbarten Schaltgassen ausschließlich
in eine Richtung begrenzt. Die erfindungsgemäße
Sperreinrichtung weist zumindest einen axial verschiebbar und gleichzeitig
drehfest mit einer Schaltwelle verbundenen Sperrring auf und ermöglicht
beispielsweise das Schalten in einen siebten Gang ausschließlich
dann, wenn zuvor einer der in der benachbarten Schaltgasse vorgesehenen
Gänge, nämlich ein fünfter oder ein sechster
Gang, eingelegt wurden. Ein direktes Schalten von einem dritten
oder einem vierten Gang aus über die Schaltgasse mit dem
fünften und sechsten Gang hinweg direkt in den siebten
Gang ist mit der erfindungsgemäßen Sperreinrichtung
nicht möglich, so dass ein derartiges Fehlschalten zuverlässig
ausgeschlossen werden kann. Ein Zurückschalten aus dem
beispielsweise siebten Gang direkt in den dritten oder vierten Gang über
die Schaltgasse mit dem fünften und sechsten Gang hinweg
ist jedoch auch direkt möglich. Darüber hinaus
bietet die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung
den Vorteil, dass bei einem Rückstellen aus dem siebten
Gang in beispielsweise den in der benachbarten Schaltgasse gelegenen fünften
oder sechsten Gang keine hohen Rückstellkräfte überwunden
werden müssen, wodurch es beispielsweise zu einem ungewollten
Schalten in den dritten oder vierten Gang kommen könnte.
Generell ist hierbei der siebte Gang rein exemplarisch zu verstehen,
so dass die erfindungsgemäß ausgebildete Sperreinrichtung
zwischen zwei beliebigen Schaltgassen angeordnet werden kann, zwischen
den eine Sperrwirkung in die eine, nicht jedoch aber in die andere
Schaltrichtung erwünscht ist.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Schaltvorrichtung, ist die Schaltwelle als Schaltrohr ausgebildet,
welches auf einer getriebefesten Führungsstange geführt
ist und wobei längsendseitig des Schaltrohrs ein federbeaufschlagter
Sperrring vorgesehen ist, der einerseits auf der Führungsstange
und andererseits im Schaltrohr geführt ist und zugleich
einen Bestandteil der Sperreinrichtung bildet. Die Ausbildung der
Schaltwelle als Schaltrohr bietet den großen Vorteil eines
einerseits leichtgängigen, andererseits jedoch exakten
Führens der Schaltwelle, wobei der einerseits bezüglich
der Führungsstange und andererseits bezüglich
des Schaltrohrs geführte Sperrring einen besonders exakt
geführten Bestandteil der Sperreinrichtung bildet. Insbesondere
lässt der derart geführte Sperrring auch eine
besonders exakt definierte Relativbewegung des Sperrrings bezüglich
der Führungsstange und bezüglich des Schaltrohrs
zu.
-
Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
-
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.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
-
Dabei
zeigen, jeweils schematisch,
-
1 eine
erfindungsgemäße Schaltvorrichtung in einer Schnittdarstellung,
-
2 eine
Detaildarstellung aus 1 im Bereich eines Sperrrings,
-
3 eine
Ansicht auf die Schaltvorrichtung gemäß der 1 in
Neutralstellung,
-
4 eine
Darstellung wie in 3, jedoch bei eingelegtem Gang,
-
5–9 unterschiedliche
Schaltstellungen der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung
bei einem Siebenganggetriebe,
-
10–13 eine
erfindungsgemäße Schaltvorrichtung mit zwei Sperreinrichtungen
bei unterschiedlichen Schaltstellungen bei einem Zehnganggetriebe.
-
Entsprechend
der 1, weist eine erfindungsgemäße
Schaltvorrichtung für ein mehrstufiges Wechselgetriebe
in einem Kraftfahrzeug eine von einem Handschalthebel zur Wahl einer
Schaltgasse axial und zur Gangschaltung verdrehbare Schaltwelle 1 auf.
Die Schaltwelle 1 ist dabei als Schaltrohr ausgebildet
und auf einer getriebefesten Führungsstange 2 geführt.
Das Getriebe selbst weist mehrere Schaltstangen 3 auf,
welche über einen radial von der Schaltwelle 1 abstehenden
Schaltfinger 4 schaltbar sind. Eine erfindungsgemäße
Sperreinrichtung, mit welcher eine Gassenwahl zwischen zwei benachbarten
Schaltgassen ausschließlich in eine Richtung begrenzt wird,
umfasst einen Sperrring 5, welcher auch als Sperrring 5 bezeichnet
wird. Dieser ist längsendseitig der Schaltwelle 1 angeordnet
und weist einen radial abstehenden Sperrnocken 6 (vgl. 3 und 4)
auf. Zudem ist er in Axialrichtung der Schaltwelle 1 mittels
einer Feder 7 vorgespannt. Der Sperrring 5 ist
dabei in Axialrichtung zwischen der Stirnseite der Schaltwelle 1 und
einem führungsstangenseitigen Anschlag 17 verstellbar. Über
eine Mitnahmeverzahnung 8, 9 ist dabei der Sperrring 5 drehfest
und gleichzeitig axial verstellbar mit der Schaltwelle 1 gekoppelt.
Die Mitnahmeverzahnung 8 ist dabei an der Schaltwelle 1 und
die Mitnahmeverzahnung 9 am Sperrring 5 angeordnet.
-
Zur
erfindungsgemäßen Sperreinrichtung gehört
darüber hinaus zumindest eine Sperre 10 die einen
radial zur Schaltwelle 1 und zur Führungsstange 2 verstellbaren
Sperrstift 11 umfasst. Der Sperrstift 11 ist dabei über
eine Sperrstiftführung 12 in einem getriebegehäusefesten
Sperrstiftgehäuse 13 geführt und mittels
einer Druckfeder 14 in Richtung der Schaltwelle 1 vorgespannt.
Mit einer stirnseitigen Anschlagskontur 16 liegt dabei
im Sperrfall der Sperrnocken 6 am Sperrstift 11 an.
-
Zur
Sperrstellung werden die Wählkräfte über
die Schaltwelle 1 und den zur axialen Anlage gedrückten
Sperrring 5 und damit über den Sperrnocken 6 und
den Sperrstift 11 im Getriebegehäuse abgestützt.
-
Zur
Fixierung des Sperrrings 5 relativ zur Schaltwelle 1 ist
ein Sicherungsring 18 vorgesehen, der den Sperrring 5 relativ
zur Schaltwelle 1 in Axialrichtung sichert und der gleichzeitig
einerseits in einer sperrringseitigen Nut 19 (vgl. 2)
geführt ist und sich andererseits an einer Stirnseite der
schaltwellenseitigen Mitnahmeverzahnung 8 abstützt.
Generell ist dabei eine relative Verstellbewegung zwischen dem Sperrring 5 und
der Schaltwelle 1 um den Abstand X möglich.
-
Betrachtet
man die 1 weiter, so ist in der dort
beispielhaft gezeigten Ausführung die Schaltwelle 1 drehbar
und axial verschiebbar auf der getriebefesten Führungsstange 2 gelagert.
Der mit der Schaltwelle 1 verbundene Schaltfinger 4 ragt
in das Schaltmaul der Schaltstange 3 (vgl. auch 3),
wobei mittels einer Drehung der Schaltwelle 1 ein entsprechender
Gang G1–G10 gestaltet wird (vgl. 4). Durch
eine axiale Bewegung der Schaltwelle 1 in deren Neutralstellung,
kann der Schaltfinger 4 in das Schaltmaul einer benachbarten
Schaltstange 3 geführt und damit eine andere Schaltgasse
angewählt werden. das Schaltbild ist dabei H-förmig
aufgebaut.
-
Am
axialen Ende der Schaltwelle 1, die gemäß den 1–9 in
Wählrichtung des siebten Gang G7 zeigt, ist die Schaltwelle 1 drehfest
mit dem axial verschiebbaren Sperrring 5 verbunden, beispielhaft über
die zwei gezeigten Mitnahmeverzahnungen 8, 9.
Der Sperrring 5 weist somit einen begrenzten axialen Verschiebeweg
mit dem Maß X gegenüber der Schaltwelle 1 auf
und wird über die Feder 7 in seiner Endlage gehalten.
Die axiale Fixierung in dieser Endlage ist gemäß den 1 und 2 beispielhaft
mit dem runden Sicherungsring 18 dargestellt, der einerseits
eine Anlage in der Nut 19 des Sperrrings 5 erfährt
und sich andererseits am inneren Ende der Mitnahmeverzahnung 8 der
Schaltwelle 1 abstützt. Bei der Montage des Sperrrings 5 an
der Schaltwelle 1 wird der Sicherungsring 18 elastisch
in die Nut 19 gedrückt und entspannt sich nach
Erreichen des Endes der Mitnahmeverzahnung 8 auf einen
größeren Durchmesser.
-
Wie
den 1–13 weiter
zu entnehmen ist, besitzt der Sperrring 5 auf seiner Umfangskontur oben
erwähnten Sperrnocken 6, der in Neutralstellung
der Schaltwelle 1 eine radiale Überdeckung zum Sperrstift 11 aufweist.
Zur Abstützung von Querkräften verfügt
der Sperrstift 11 über eine ausreichende Führungslänge
zwischen Sperrstiftgehäuse 13 und Sperrstiftführung 12.
-
Gemäß der 3 befindet
sich die Schaltwelle 1 in Neutralstellung, das heißt
beispielsweise in der Schaltgasse der Gänge G5 und G6 und überdeckt
dabei mit dem Sperrnocken 6 den Sperrstift 11. 4 zeigt
in der stirnseitigen Ansicht die relative Lage der Kontur des Sperrnockens 6 zur
Sperrkontur des Sperrstiftes 11 in der Endstellung eines
geschalteten Ganges, beispielsweise im geschalteten sechsten Gang
G6. In dieser Stellung ist der Sperrnockens 6 des Sperrrings 5 seitlich
ausgerückt und überdeckt somit nicht mehr den
Sperrstift 11 der Sperre 10, sondern kann vielmehr
berührungsfrei zu dieser axial verschoben werden.
-
Die 5–9 zeigen
die einzelnen Stellungen von Schaltwelle 1 und Sperrring 5 relativ
zur Sperre 10 in den relevanten Schaltpositionen der drei Schaltgassen
G3/G4, G5/G6 und des siebten Gangs G7. Der Schaltfinger 4 greift
dabei entsprechend der Gassenposition in die jeweiligen Schaltstangen 3 der einzelnen
Gänge G ein. Betrachtet man die 5, so erkennt
man, dass sich die Schaltwelle 1 in deren Neutralstellung
in der Schaltgasse zu dem dritten und vierten Gang G3, G4 befindet.
In dieser Stellung kommt der Nocken 6 des Sperrrings 5 aufgrund
seiner überstehenden Kontur mit seiner stirnseitigen Anschlagskontur
zur axialen Anlage mit dem Sperrstift 11 der Sperre 10.
-
Gemäß der 6 wird
die Schaltwelle 1 aus deren Neutralstellung nach rechts
in die Schaltgasse des fünften und des sechsten Gangs G5,
G6 geführt, wobei sich der Sperrring 5 aufgrund
der Anlage am Sperrstift 11 gegen die Federkraft der Feder 7 in
Axialrichtung zur Schaltwelle 1 hin bewegt. Wenn hierbei das
Abstandsmaß X, welches dem Gassenabstand zwischen zwei
benachbarten Schaltgassen entspricht, überwunden ist, und
der Sperrring 5 und die Schaltwelle 1 zur axialen
Anlage kommen, ist ein weiteres axiales Verschieben der Schaltwelle 1 nicht mehr
möglich. An einem nicht gezeigten Handschalthebel ist damit
in Wählrichtung in der ersten Schaltgasse mit den Gängen
G5 und G6 ein Anschlag spürbar, der das direkte Anwählen
der rechts dazu gelegenen Schaltgasse mit dem siebten Gang G7 verhindert.
Dies ist gemäß der 6 dargestellt.
-
In 7 wird
nun durch ein Verdrehen der Schaltwelle 1 ein fünfter
Gang G5 oder ein sechster G6 eingelegt, wobei sich über
die Mitnahmeverzahnung 8, 9 zusammen mit der Schaltwelle 1 gleichzeitig
auch der Sperrring 5 verdreht, so dass sich die Konturen
des Sperrnockens 6 und die des Sperrstiftes 11 nicht
mehr überdecken und auch nicht mehr berühren.
Aufgrund des so entstandenen Freiganges wird der Sperrring 5 durch
die Federkraft der Feder 7 nach rechts, das heißt
in seine Endstellung, geführt. Das Abstandsmaß X
zwischen der Schaltwelle 1 und dem Sperrring 5 ist
somit wieder erreicht, wobei sich die Flächen der Außenkonturen
des Sperrrings 5 und des Sperrstiftes 11 gegenüberstehen.
-
Beim
Auslegen des Gangs in der Schaltgasse mit dem fünften und
sechsten Gang G5, G6, wird gemäß der 8 durch
die Drehung des Sperrrings 5, hervorgerufen durch die Verdrehung
der Schaltwelle 1, über die ansteigende Außenkontur
des Sperrnockens 6 der Sperrstift 11 gegen die
Federkraft der Feder 14 in das Sperrstiftgehäuse 13 der Sperre 10 zurückgedrückt.
Um die Schaltkräfte hierbei nicht zu sehr zu beeinflussen,
wird die Reibung zwischen dem Sperrnocken 6 und dem Sperrstift 11 möglichst
gering gehalten, was insbesondere durch eine runde Sperrstiftkontur 15 bewirkt
werden kann.
-
Da
nach einer Schaltung in den fünften oder sechsten Gang
G5, G6 die Schaltwelle 1 wieder das Abstandsmaß X
zum Sperrring 5 eingenommen hat und der Weg zum axialen
Verstellen der Schaltwelle 1 freigegeben ist, kann die
Schaltwelle 1 ohne Sperrwirkung in die Gassenposition des
siebten Gang G7 geführt werden. Um ein weiteres axiales
Verschieben des Sperrrings 5 in dieser Gasse zu vermeiden,
was eine breitere Ausführung des Sperrrings 5 zur
Folge hätte, befindet sich auf der Führungsstange 2 hierbei der
axiale Anschlag 17 (vgl. 1). Bewegt
sich der Handschalthebel nach einer Schaltung in den fünften oder
sechsten Gang G5 oder G6, so ist somit die Sperrwirkung zur benachbarten
Schaltgasse mit dem siebten Gang G7 nicht mehr vorhanden. Der Sperrstift 11 befindet
sich hierbei nur in Kontakt mit der Umfangsfläche des Sperrrings 5 und
springt erst durch die Federkraft der Feder 14 nachdem
Zurückführen des Schaltfingers 4 in die
Gasse mit dem dritten und dem vierten Gang G3, G4 zurück
und bietet somit dem Sperrring 5 wieder einen axialen Anschlag an
seiner stirnseitigen Kontur. Nach dem Zurückführen
des Schaltfingers 4 und damit auch der Schaltwelle 1 in
die Neutralstellung des Getriebes ist somit der direkte Wählgang
in die Schaltgasse mit dem siebten Gang G7 wieder gesperrt.
-
Generell
kann das erfindungsgemäße Sperrprinzip grundsätzlich
auch zwischen anderen oder weiteren nebeneinander liegenden Schaltgassen Verwendung
finden. Befindet sich in solchen alternativen Anwendungen die Sperrfunktion
nicht zur letzten Schaltgasse hin, dann muss der Sperrringbereich,
der mit seiner Umfangsfläche in Kontakt mit dem Sperrstift 11 steht,
axial verbreitert werden.
-
Die 10–13 zeigen
beispielsweise die verschiedenen möglichen Schaltgassenpositionen
einer Variante, bei der an zwei benachbarten Schaltgassen jeweils
eine Sperre 10, 10' zur nächsten, das
heißt zur benachbarten, Schaltgasse wirksam ist. Hierbei
sind am Umfang des Sperrrings 5 zwei Sperrnocken 6, 6' angeordnet,
die in ihrer Funktionsweise analog der bereits gemäß der 5–9 beschriebenen
Ausführung die Sperrwirkung mit zwei Sperren 10, 10' und
zugehörigen Sperrstiften 11, 11' bewirken.
Die beiden Sperren 10, 10' sind axial um eine
Schaltgassenbreite versetzt positioniert, wobei ein Öffnen
der jeweiligen Sperre 10, 10' zur nächstliegenden
benachbarten Schaltgasse durch das Schalten in einen der beiden
Gänge G5, G6 bzw. G7, G8 unmittelbar vor der jeweiligen Sperre 10, 10' erfolgt.
-
Gemäß der 10 befindet
sich somit der Schaltfinger 4 in der Schaltgasse mit dem
fünften und dem sechsten Gang G5, G6 und liegt mit seiner
Anschlagsfläche 16 am Sperrstift 11 der
Sperre 10 an. Durch ein Einlegen des fünften oder
sechsten Gangs G5, G6, wie dies gemäß der 11 gezeigt
ist, wird der Sperrring 5 aufgrund der gemäß der 1 dargestellten
Feder 7 nach rechts verstellt, wodurch zur Schaltwelle 1 wieder
das Abstandsmaß x geschaffen wird. Anschließend
kann die Schaltwelle 1, wie dies gemäß der 12 dargestellt
ist, in die Schaltgasse mit den beiden Gängen G7 und G8
axial verstellt werden, wobei das Einlegen des siebten oder achten Gangs
G7 oder G8 ein Verdrehen der Schaltwelle 1 bewirkt. In
dem zunächst durch die Sperre 10' gesperrten Zustand
(vgl. 12) ist eine Axialbewegung des
Sperrrings 5 nicht möglich. Eine derartige Axialbewegung
ist durch ein Verdrehen der Schaltwelle 1 durch die Aufhebung
der Überdeckung zwischen dem Sperrnocken 6' und
dem Sperrstift 11' der Sperre 10' aufgrund der
Federkraft der Feder 7 – analog der Darstellung
in der 7 – möglich. Gemäß der
Darstellung in der 13 kann nun auch die Schaltwelle 1 axial
in Richtung der Schaltgasse mit den beiden Gängen G9 und
G10 verstellt werden.
-
Ein
Zurückschalten, beispielsweise aus der Schaltgasse mit
den beiden Gängen G9 und G10 in die benachbart dazu liegende
zweite Schaltgasse mit dem siebten und dem achten Gang G7, G8 ist
dabei jedoch direkt möglich, ebenso wie ein weiteres Zurückschalten
in die erste Schaltgasse mit dem fünften und dem sechsten
Gang G5, G6. Die erfindungsgemäße Sperre 10, 10' wirkt
somit lediglich in eine Schaltrichtung, nicht jedoch in die andere.
Mit der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung kann
insbesondere die Gefahr eines Fehlschaltens reduziert werden, wobei
die hierfür eingesetzte, zumindest eine Sperreinrichtung
zugleich konstruktiv einfach und kostengünstig ausgebildet
ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 1750088 [0002]
- - DE 3011131 C2 [0003]
- - DE 2510154 A1 [0004]