DE102010019978A1

DE102010019978A1 - Schaltvorrichtung für ein Getriebe

Info

Publication number: DE102010019978A1
Application number: DE201010019978
Authority: DE
Inventors: Thomas Kleiber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2011-11-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung (1) für ein Getriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebe, die eine Schaltwelle (2) umfasst, die in eine Wählrichtung (W) entlang ihrer Längsachse (3) translatorisch bewegt und die in eine Schaltrichtung (S) um die Längsachse (3) gedreht werden kann, wobei zur translatorischen Bewegung ein erster Hebel (4) und zur Drehbewegung ein zweiter Hebel (5) vorhanden ist, wobei zur Erhöhung der Drehträgheit bei der Drehung der Schaltwelle (2) in Schaltrichtung (S) um die Längsachse (3) eine Zusatzmasse (6) vorgesehen ist, die mit der Schaltwelle (2) direkt oder indirekt in Drehverbindung steht. Um auch beim Wählvorgang in gewünschtem Umfang einen Massenträgheitseffekt auf die Schaltwelle auszuüben, sieht die Erfindung vor, dass Mittel (7, 8) vorhanden sind, mit denen die Zusatzmasse (6) bei Bewegung der Schaltwelle (2) in Wählrichtung (W) einer Drehbewegung um die Längsachse (3) unterzogen wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Getriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebe, die eine Schaltwelle umfasst, die in eine Wählrichtung entlang ihrer Längsachse translatorisch bewegt und die in eine Schaltrichtung um die Längsachse gedreht werden kann, wobei zur translatorischen Bewegung ein erster Hebel und zur Drehbewegung ein zweiter Hebel vorhanden ist, wobei zur Erhöhung der Drehträgheit bei der Drehung der Schaltwelle in Schaltrichtung um die Längsachse eine Zusatzmasse vorgesehen ist, die mit der Schaltwelle direkt oder indirekt in Drehverbindung steht.
Hintergrund der Erfindung
Eine Schaltvorrichtung dieser Art ist in der DE 101 11 011 A1 beschrieben. In der Schaltvorrichtung wirken die beiden Hebelanordnungen, um die Schaltwelle axial zu verschieben bzw. um ihre Längsachse zu schwenken. Der eine Hebel, als Wählhebel ausgebildet, wird geschwenkt um die Schaltwelle axial zu verschieben. Der andere Hebel, als Schalthebel ausgebildet, verdreht die Schaltwelle, namentlich zum Schalten bzw. Einlegen der Gänge des Getriebes. Der Schalt-Hebel und der Wähl-Hebel sind über Gestänge bzw. Seilzüge kinematisch mit einem Handschalthebel verbunden.
Zur Verbesserung des Schaltkomforts beim Betätigen des Handschalthebels ist in der Schaltvorrichtung eine auf die Schaltwelle beim Schwenken der Schaltwelle wirkende Zusatzmasse vorgesehen. Die Zusatzmasse erhöht das Massenträgheitsmoment der Schaltwelle um die Längsachse, um am Handschalthebel während der Schaltvorgänge spürbare Kraftspitzen der Schaltkraft abzubauen. Die Schaltwelle ist dabei drehbar und axial verschiebbar in einem Schaltgehäuse angeordnet. Die Zusatzmasse ist dabei so angeordnet, dass sie nur bei Gangschaltbewegungen mitgenommen wird. Dazu ist die Zusatzmasse auf der Schaltwelle verdrehfest aber axial frei verschiebbar gelagert. Gegenüber dem Schaltgehäuse ist die Zusatzmasse axial an dem Schaltgehäuse fixiert auf der Schaltwelle gehalten. Die Schaltwelle in bei der vorbekannten Schaltvorrichtung also bei Wählvorgängen frei von den Massenträgheiten der Zusatzmasse.
Ähnliche Lösungen sind aus der DE 10 2006 050 935 A1 und aus der DE 10 2007 015 678 A1 bekannt.
Es hat sich herausgestellt, dass auch der Wunsch besteht, beim Wählvorgang in gewissem Umfang eine erhöhte Massenträgheit zu haben, d. h. auch beim Wählvorgang soll der Handschalthebel gegen den Massenwiderstand einer Zusatzmasse anlaufen. Dabei ist es allerdings erforderlich, den Massenkraft-Widerstand möglich gut definieren bzw. einstellen zu können, so dass die gewünschte Haptik beim Schaltvorgang, d. h. sowohl beim Wählen als auch beim Schalten, erzielbar ist.
Mit der vorbekannten Lösung ist der gewünschte Effekt nicht erzielbar. Im Gegenteil ist hier sichergestellt, dass die Zusatzmasse beim Wählvorgang von der axialen Bewegung der Schaltwelle entkoppelt ist, so dass bei der axialen Bewegung der Schaltwelle keine zusätzlichen Massenkräfte auf die Welle wirken. Zudem wäre die axiale Festlegung der Zusatzmasse an der Schaltwelle keine Lösung, da so keine Einstellmöglichkeit des Massenträgheitseffekts in Wählrichtung möglich wäre.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der es möglich ist, auch beim Wählvorgang in gewünschtem Umfang einen Massenträgheitseffekt auf die Schaltwelle auszuüben. Dabei soll es in konstruktiv einfacher Weise möglich sein, die Höhe bzw. Intensität des Effekts einzustellen bzw. festzulegen. Weiterhin wird es angestrebt, mit möglichst wenig Zusatzmassen auskommen zu können, da dies sonst das Gesamtgewicht des Getriebes nachteilig erhöht.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, mit denen die Zusatzmasse der Schaltvorrichtung bei Bewegung der Schaltwelle in Wählrichtung einer Drehbewegung um die Längsachse unterzogen wird.
Die Zusatzmasse umfasst dabei bevorzugt ein hülsenförmiges Bauteil, wobei die genannten Mittel als Kulissentrieb ausgebildet sind. Das hülsenförmige Bauteil kann eine Kulisse umfassen, in die ein ortsfest angeordneter Kulissenstein eingreift. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das hülsenförmige Bauteil einen Kulissenstein umfasst, der in eine ortsfest angeordnete Kulisse eingreift.
Die Zusatzmasse ist bevorzugt als Planetengetriebe ausgebildet bzw. wird durch ein solches gebildet. Das Planetengetriebe ist dabei bevorzugt konzentrisch zur Längsachse angeordnet. Das Hohlrad des Planetengetriebes kann durch das hülsenförmige Bauteil gebildet werden. Der zweite Hebel kann dabei drehfest mit dem Planetenträger des Planetengetriebes verbunden sein. Das Planetengetriebe weist dabei weiterhin bevorzugt eine Drehmasse auf, die mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes drehfest verbunden ist. Die Drehmasse besteht vorzugsweise aus zwei Teilmassen, die bezüglich der Längsachse sich gegenüberliegend angeordnet sind.
Mit der vorgeschlagenen Schaltvorrichtung kann in vorteilhafter Weise gezielt die Haptik beim gesamten Schaltvorgang beeinflusst werden, d. h. sowohl beim Schaltvorgang als auch beim Wählvorgang. Es wird möglich, beim Vorsehen nur einer Zusatzmasse, die an sich für die Beeinflussung des Schaltvorgangs vorgesehen ist, auch den Wählvorgang zu beeinflussen. Demgemäß wird es mit nur einer einzigen Zusatzmasse möglich, die Trägheit der Schaltwelle beim Schaltvorgang und in gezielter Weise auch die Trägheit der Schaltwelle beim Wählvorgang zu erhöhen. Die Schalthaptik kann so in gewünschter Weise optimiert werden.
Bei der kombinierten Beeinflussung der Schalthaptik sowohl beim Wählen als auch beim Schalten macht sich die Erfindung die senkrecht zueinander stehenden Bewegungsrichtungen beim Schalten und beim Wählen zunutze. Durch die gezielte Übersetzung der Drehbewegung der Zusatzmasse über das Planetengetriebe und durch die gezielte Übersetzung der Längsbewegung mittels des Kulissentriebs in eine Drehbewegung der Zusatzmasse kann eine gewünschte Stärke des Trägheitseffekts eingestellt werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 in perspektivischer Ansicht eine Schaltvorrichtung eines Fahrzeug-Zahnräderwechselgetriebes,
2 in perspektivischer Ansicht den oberen Teil der Schaltvorrichtung gemäß 1 in vergrößerter Darstellung und ohne einen ortsfesten seitlichen Teil, der in die Schaltvorrichtung eingreift,
3 in perspektivischer Ansicht den oberen Teil der Schaltvorrichtung gemäß 1 in vergrößerter Darstellung und mit einem ortsfesten seitlichen Teil, der in die Schaltvorrichtung eingreift, wobei die Schaltvorrichtung teilweise geschnitten dargestellt ist,
4 in perspektivischer Ansicht ein hülsenförmiges Bauteil der Schaltvorrichtung, die Bestandteil eines Planetengetriebes ist, nämlich das Hohlrad desselben,
5 in schematischer Darstellung den Schnitt durch die Schaltvorrichtung gemäß der Ausführungsform nach den 1 bis 4,
6 in schematischer Darstellung den Schnitt durch die Schaltvorrichtung gemäß einer zu 5 alternativen Ausführungsform,
7a bis 7c schematisch die Illustration eines Schaltvorgangs vom ersten Gang in den Rückwärtsgang eines Schaltgetriebes und
8a bis 8c schematisch verschiedene Ausführungsformen einer Kulissenführung für das hülsenförmige Bauteil.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In den 1 bis 3 ist in verschiedenen Ansichten eine Schaltvorrichtung 1 für ein Zahnräderwechselgetriebe eines Fahrzeugs dargestellt. Die Schaltvorrichtung 1 umfasst eine Schaltwelle 2, die in Richtung ihrer Längsachse 3 axial beweglich gelagert ist und sich um diese Achse drehen kann. Die axiale Richtung der Längsachse ist die Wählrichtung W der Schaltvorrichtung 1, die Drehung um die Längsachse 3 ist die Schaltrichtung S. Insoweit stellt die Schaltvorrichtung 1 eine Lösung dar, wie sie in der DE 101 11 911 A1 der Anmelderin beschrieben wird. Bezüglich Details der Schaltvorrichtung 1 wird ausdrücklich auf diese Schrift Bezug genommen.
Die Längsbewegung in Wählrichtung W bzw. die Drehbewegung in Schaltrichtung S wird durch einen ersten Hebel 4 und durch einen zweiten Hebel 5 veranlasst. Der erste Hebel 4, d. h. der Wählhebel, wird geschwenkt, um die Schaltwelle 2 axial zu verschieben. Der zweite Hebel 5, d. h. der Schalthebel, verdreht die Schaltwelle 2, um einen Gang des Getriebes zu schalten bzw. einzulegen. Der Schalt-Hebel 5 und der Wähl-Hebel 4 sind über nicht dargestellte Gestänge bzw. Seilzüge kinematisch mit einem ebenfalls nicht dargestellten Handschalthebel verbunden.
Konzentrisch zur Längsachse 3 ist eine Zusatzmasse 6 angeordnet, deren Zweck es ist, bei Schalten in Schaltrichtung S eine erhöhte Massenträgheit der Schaltvorrichtung zu schaffen. Die Zusatzmasse 6 ist als Planetengetriebe 9, 10, 11, 12 ausgebildet, dessen Hohlrad durch ein hülsenförmiges Bauteil 9 gebildet wird.
Zunächst wäre die Drehbewegung der Zusatzmasse 6 von der Bewegung der Schaltwelle 2 in Wählrichtung gänzlich unabhängig. Um dennoch auch bei der Bewegung in Wählrichtung W den Massenträgheitseffekt der Zusatzmasse 6 zu nutzen, ist vorgesehen, dass Mittel 7, 8 vorhanden sind, mit denen die Zusatzmasse 6 bei Bewegung der Schaltwelle 2 in Wählrichtung W einer Drehbewegung um die Längsachse 3 unterzogen wird.
Konkret wird das dadurch verwirklicht, dass die genannten Mittel als Kulissentrieb 7, 8 ausgebildet sind. Der eine Teil des Kulissentriebs ist eine Kulisse 7, die vorliegend in die zylindrische Außenumfangsfläche des hülsenförmigen Bauteils 9 eingearbeitet ist. Dies ist am besten in 4 zu sehen. Der andere Teil des Kulissentriebs ist ein Kulissenstein 8 (s. 3), der an einem ortsfesten Teil 13 der Schaltvorrichtung 1 befestigt ist. Demgemäß hat eine axiale Verschiebung der Schaltwelle 2, d. h. eine Verschiebung in Wählrichtung W, zur Folge, dass infolge des Kulissentriebs 7, 8 eine definierte Drehung der Zusatzmasse 6 um die Längsachse 3 erfolgt. Die hierdurch hervorgerufene Drehmassenträgheit führt zu einer massenkraftbedingten Wirkung auch Wählrichtung W in der Schaltwelle 2, die zur Beeinflussung der Haptik der Schaltvorrichtung genutzt werden kann.
Die Wirkungsweise des Planetengetriebes 9, 10, 11, 12 wird aus der Darstellung gemäß 5 ersichtlich: Das Planetengetriebe 9, 10, 11, 12 ist klassisch aufgebaut, d. h. ein Hohlrad 9 umgibt einen Planetenträger 10, der Planetenräder 14 trägt. Zentral ist ein Sonnenrad 11 angeordnet. Die Planetenräder 14 kämmen sowohl mit einer Innenverzahnung des Hohlrads 9 als auch mit einer Außenverzahnung des Sonnenrads 11. Mit dem Sonnenrad 11 ist eine Drehmasse 12 drehfest verbunden. Die Drehmasse 12 besteht vorliegend aus zwei Teilmassen 12' und 12'', die der Längsachse 3 gegenüberliegend positioniert sind und in drehfester Verbindung mit dem Sonnenrad 11 stehen.
Der Hebel 5 (Schalthebel) ist mit dem Planetenträger 10 drehfest verbunden. Beim Schaltvorgang in Schaltrichtung S bewegt sich der Hebel 5 mit seinem freien Ende aus der Zeichenebene der 5 heraus.
Da das Hohlrad, d. h. das hülsenförmige Bauteil 9, über den Kulissentrieb 7, 8 nicht frei drehen kann, sondern bezüglich seiner Drehung um die Längsachse 3 definiert geführt ist, bewirkt eine Verschwenkung des Hebels 5 eine Drehung des Planetenträgers 10 und – da das Hohlrad 9 weitgehend drehfest ist bzw. nur eine geringfügige Verschwenkung gemäß den Vorgaben des Kulissentriebs 7, 8 zulässt – somit des Sonnenrads 11. Die mit diesem drehfest verbundenen Teilmassen 12' und 12'' werden somit gedreht, was aufgrund des gewählten Übersetzungsverhältnisses des Planetengetriebes so erfolgen kann, dass eine hinreichende Drehung der Teilmasen 12' und 12'' vorliegt. Die Drehträgheit der Teilmasen 12' und 12'' kann folglich zum Zwecke der Erzielung eines massenträgheitsbedingten Widerstandes verstärkt werden.
In 5 ist auch schematisch eine Entkopplung 15 skizziert. Diese kann vorgesehen sein, um die Drehmasse 12 oder auch das gesamte Planetengetriebe in der Schaltvorrichtung 1 axial ortsfest, d. h. in Richtung der Längsachse ortsfest, zu halten. Dennoch kommt die oben genannte vorteilhafte Betriebsweise voll zur Geltung.
Wie in 5 gesehen werden kann, ist die Kulisse 7 in dem hülsenförmigen Bauteil 9 eingearbeitet, in die der Kulissenstein 8 eingreift, der am ortsfesten Teil 13 angeordnet ist. In kinematischer Umkehr zeigt 6, dass auch umgekehrt die Kulisse 7 am ortsfesten Teil 13 angeordnet sein kann, während das hülsenförmige Bauteil 9 den Kulissenstein 8 trägt.
In den 7a bis 7c ist zu sehen, wie das hohlzylindrische Bauteil 9 mittels des Kulissentriebs bewegt werden kann, wenn das Getriebe vom ersten Gang („1”) in den Rückwärtsgang („R”) geschaltet wird (s. Abfolge der 7a–7b–7c). Ausgehend von 7a (der erste Gang ist geschaltet) verdreht der Kulissenstein 8 durch seitlichen Druck auf die Kulisse 7 das hülsenförmige Bauteil 9 um die Längsachse der Schaltvorrichtung. In 7b findet eine Rotation der Drehmasse 12 infolge des Wählvorgangs statt. Die Rotation der Drehmasse 12 infolge des Wählvorgangs ist bei der Stellung gemäß 7c abgeschlossen.
Wie die Kulisse 7 gestaltet sein kann, ist exemplarisch in den 8a bis 8c für verschiedene Ausgestaltungen illustriert. Die konkrete Ausführung hängt von dem gewünschten haptischen Effekt ab. Diesbezügliche Zielvorgaben können durch die Gestaltung der Kulisse 7 umgesetzt werden.
In 8a ist eine Ausgestaltung der Kulisse 7 zu sehen, bei der eine Trägheit beim Wählen in umgekehrter Rotationsrichtung zum Rückwärtsgang-Schaltvorgang hervorgerufen wird. Der Rückwärtsgang lässt sich somit schwer einlegen. Demgemäß werden Fehlschaltungen in den Rückwärtsgang reduziert.
Gemäß der Lösung nach 8b erfolgt die Trägheit beim Wählen in gleicher Rotationsrichtung zum Rückwärtsgang-Schaltvorgang. Daher muss zwar die Trägheit in der Rückwärtsgang-Gasse überwunden werden, das Schalten in den Rückwärtsgang ist aber relativ sanft.
Die Lösung gemäß 8c zeigt eine Trägheitssperre zum Rückwärtsgang. Allerdings ist eine leichte Diagonalschaltbarkeit der Gänge 2–3 und 4–5 gegeben, so dass bevorzugt für sportliches Fahren – ein schneller Gangwechsel möglich ist.
Bezugszeichenliste

1: Schaltvorrichtung
2: Schaltwelle
3: Längsachse
4: erster Hebel
5: zweiter Hebel
6: Zusatzmasse/Zusatzgewicht
7, 8: Mittel zur Drehung der Zusatzmasse/Kulissentrieb
7: Kulisse
8: Kulissenstein
9, 10, 11, 12: Planetengetriebe
9: hülsenförmiges Bauteil/Hohlrad
10: Planetenträger
11: Sonnenrad
12: Drehmasse
12': Teilmasse
12'': Teilmasse
13: ortsfester Teil
14: Planetenrad
15: Entkopplung
W: Wählrichtung
S: Schaltrichtung

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 10111011 A1 [0002]
DE 102006050935 A1 [0004]
DE 102007015678 A1 [0004]
DE 10111911 A1 [0022]

Claims

Schaltvorrichtung (1) für ein Getriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug-Zahnräderwechselgetriebe, die eine Schaltwelle (2) umfasst, die in eine Wählrichtung (W) entlang ihrer Längsachse (3) translatorisch bewegt und die in eine Schaltrichtung (S) um die Längsachse (3) gedreht werden kann, wobei zur translatorischen Bewegung ein erster Hebel (4) und zur Drehbewegung ein zweiter Hebel (5) vorhanden ist, wobei zur Erhöhung der Drehträgheit bei der Drehung der Schaltwelle (2) in Schaltrichtung (S) um die Längsachse (3) eine Zusatzmasse (6) vorgesehen ist, die mit der Schaltwelle (2) direkt oder indirekt in Drehverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (7, 8) vorhanden sind, mit denen die Zusatzmasse (6) bei Bewegung der Schaltwelle (2) in Wählrichtung (W) einer Drehbewegung um die Längsachse (3) unterzogen wird.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (6) ein hülsenförmiges Bauteil (9) umfasst und dass die Mittel (7, 8) als Kulissentrieb ausgebildet sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Bauteil (9) eine Kulisse (7) umfasst, in die ein ortsfest angeordneter Kulissenstein (8) eingreift.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Bauteil (9) einen Kulissenstein umfasst, der in eine ortsfest angeordnete Kulisse eingreift.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (6) als Planetengetriebe (9, 10, 11, 12) ausgebildet ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (9, 10, 11, 12) konzentrisch zur Längsachse (3) angeordnet ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad des Planetengetriebes (9, 10, 11, 12) durch das hülsenförmige Bauteil (9) gebildet wird.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hebel (5) drehfest mit dem Planetenträger (10) des Planetengetriebes (9, 10, 11, 12) verbunden ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (9, 10, 11, 12) eine Drehmasse (12) aufweist, die mit dem Sonnenrad (11) des Planetengetriebes (9, 10, 11, 12) drehfest verbunden ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmasse (12) aus zwei Teilmassen (12', 12'') besteht, die bezüglich der Längsachse (3) sich gegenüberliegend angeordnet sind.