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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2010-0121640 , eingereicht am 1. Dezember 2010, deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme hierin einbezogen ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Handschaltgetriebe, und insbesondere eine Schaltvorrichtung für ein Handschaltgetriebe, das eine wesentliche Schaltverstellung mit einem präzisen Schaltweg bzw. Schalthub durchführt, indem automatisch ein Auswahlvorgang und ein Schaltvorgang durch den Antrieb eines, z. B. eines einzigen, Motors, z. B. Elektromotors, gemäß einer Position eines Schalthebels ausgeführt werden, wenn ein Fahrer den Schalthebel betätigt.
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Im Allgemeinen ist in einem Fahrzeug ein Getriebe zur Umwandlung der von einem Motor erzeugten Kraft in eine angemessene Antriebskraft vorgesehen, wobei das Getriebe je nach Betätigungsart in ein Handschaltgetriebe, ein Automatikgetriebe und ein CVT-Getriebe (Kontinuierlich-Variables-Getriebe) unterteilt wird.
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Unter diesen wird eine Schaltvorrichtung, die für ein Handschaltgetriebe verwendet wird und die eine Betätigungskraft des Schalthebels auf das handbetätigte Getriebe überträgt, um ein Schalten zu erzielen, gebildet von: einem Auswahlseil und einem Schaltseil, die die Betätigungskraft des Schaltvorgangs des Schalthebels übertragen, mittels einer Steuerwellenvorrichtung, die mit dem Auswahl- und dem Schaltkabel verbunden ist, und einer Schaltgabelvorrichtung, die zwischen die Steuerwellenvorrichtung und eine Synchronisiervorrichtung des Getriebes montiert ist, um ein Schalten auszuführen, indem die Synchronisiervorrichtung gemäß einer Betätigung der Steuerwellenvorrichtung betätigt wird.
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Hierin weist die Steuerwellenvorrichtung eine Steuerwelle auf, die mit dem Schalthebel verbunden ist und die aufgrund der Betätigungskraft des Schalthebels eine linear hin- und hergehende Bewegung sowie eine sich drehende Bewegung ausführt. Ferner ist eine Mehrzahl von Steuerfingern auf der Steuerwelle montiert.
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Zusätzlich weist die Schaltgabelvorrichtung eine Schaltgabel auf, die um einen vorbestimmten Drehpunkt rotiert, um eine Muffe im Getriebe zu bewegen, und ein Schaltbauteil ist derart in der Schaltgabel konfiguriert, dass es die Betätigungskraft von jedem Steuerfinger erhalten kann.
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Das bedeutet, dass in der Steuerwellenvorrichtung, die die Betätigungskraft des Schalthebels aufnimmt, ein korrespondierender Steuerfinger unter den Steuerfingern über die Schaltvorsprungvorrichtung die Schaltgabel dreht, um auf diese Weise einen Synchronisiermechanismus zu betätigen, der für jede korrespondierenden Schaltstufe vorgesehen ist.
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Allerdings, wenn ein Fahrer den Schalthebel in eine gewünschte Schaltstufe bewegt, und damit die mit Seilen und dergleichen verbundene Steuerwelle einen Auswahl- und Schaltvorgang ausführt, besteht bei der Schaltvorrichtung für Handschaltgetriebe in der bezogenen Technik der Nachteil, dass der Fahrer selbst das Schalten durch Betätigung einer Kupplung gemäß einem Fahrzustand vornehmen muss.
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Dementsprechend ist es tatsächlich erforderlich, eine Schaltvorrichtung zu entwickeln, die geeignet ist, während einer dem Fahrzustand entsprechenden Betätigung einer Schaltstufe das Schalten automatisch auszuführen, ohne dass der Fahrer die Kupplung betätigen muss.
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Die hier in Zusammenhang mit dem allgemeinen Hintergrund der Erfindung offenbarten Informationen sollen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung dienen und sollen nicht als eine Anerkennung oder irgendeine Form von Hinweis verstanden werden, dass diese Informationen einen dem Fachmann wohlbekannten Stand der Technik darstellen.
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Schaltvorrichtung für ein Handschaltgetriebe zur Durchführung von Auswahl- und Schaltvorgang einer Steuerwelle bereitzustellen, indem eine Betätigung eines Schalthebels durch einen Fahrer detektiert wird, wobei die Schaltvorrichtung einen Antriebsmotor (z. B. einen Elektromotor) mit einer Rotationswelle, auf der ein Hauptgetriebeelement (z. B. Hauptzahnrad) montiert ist, eine Verbindungsgetriebeeinheit, die vor der Rotationswelle des Antriebsmotors angeordnet ist und wahlweise Rotation des Antriebsmotors gemäß einem Positionssignal des Schalthebels überträgt, eine Auswahleinheit, die an einer Seite der Verbindungsgetriebeeinheit angeordnet ist und mit einer Schaltgabel wirkverbunden ist, die an einer Seite der Steuerwelle montiert ist und wahlweise mit der Verbindungsgetriebeeinheit verbunden ist, um wahlweise die Schaltgabel auf der Steuerwelle zu bewegen, und eine Schalteinheit aufweist, die an der anderen Seite der Verbindungsgetriebeeinheit angeordnet ist und mit der anderen Seite der Steuerwelle verbunden ist und wahlweise mit der Verbindungsgetriebeeinheit verbunden ist, um die Steuerwelle zu drehen.
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Vorzugsweise weist die Verbindungsgetriebeeinheit eine Verbindungsplatte, die wahlweise um einen Drehstift, der in einer Halterung montiert ist, drehbar vorgesehen ist und die eine erste und eine zweite Drehwelle aufweist, die an einer der jeweiligen der beiden Seiten der Verbindungsplatte montiert sind, ein erstes und ein zweites Verbindungsgetriebeelement (z. B. ein erstes und ein zweites Verbindungszahnrad), die auf der ersten bzw. der zweiten Drehwelle montiert sind, und ein Betätigungsmittel auf, das bei einer Betätigung des Steuerhebels ein Steuersignal von einer Getriebesteuereinheit (TCU) empfängt, um das Hauptgetriebeelement wahlweise mit der Auswahleinheit oder der Schalteinheit über das erste oder das zweite Verbindungsgetriebeelement in Eingriff zu bringen.
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Vorzugsweise weist das das Betätigungsmittel einen ersten und zweiten Elektromagneten, wobei jeder von ihnen an der Halterung entsprechend der ersten bzw. zweiten Drehwelle montiert ist und eine magnetische Kraft infolge eines elektrischen Signals von der TCU erzeugt, um durch eine Rotation der Verbindungsplatte wahlweise die Auswahleinheit oder die Schalteinheit mit dem Hauptgetriebeelement in Eingriff zu bringen, und ein erstes und zweites elastisches Element auf, die die Halterung und die Verbindungsplatte miteinander verbinden und der Verbindungsplatte eine Rückstellkraft bereitstellen, um die Verbindungsplatte in eine anfängliche Einbauposition zurückzuführen.
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Vorzugsweise drehen der erste und der zweite Elektromagnet die Verbindungsplatte um den Drehstift, indem sie wahlweise die erste bzw. die zweite Drehwelle gemäß dem elektrischen Signal von der TCU anziehen.
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Vorzugsweise sind das erste und das zweite elastische Element aus Schraubenfedern gebildet, von denen jeweils das eine Ende mit einem oberen Mittelbereich der Halterung und das andere Ende mit einem der beiden Seiten der Verbindungsplatte verbunden sind.
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Vorzugsweise weist die Auswahleinheit ein Auswahlgetriebeelement (z. B. ein Auswahlzahnrad), das an einer Seite des Hauptgetriebeelements vorgesehen wird, um mit dem ersten Verbindungsgetriebeelement zu korrespondieren, eine Auswahlleitspindel (Gewindespindel), die mit dem Auswahlgetriebeelement verbunden ist und zusammen mit dem Auswahlgetriebeelement rotiert, einen Auswahlbewegungsblock, der mit der Auswahlleitspindel im Eingriff ist und bei einer Drehung der Auswahlleitspindel auf dieser bewegbar ist, eine Auswahlwelle, die senkrecht zur Auswahlleitspindel angeordnet ist, eine Auswahlgabel, die mit der Auswahlwelle verbunden ist und bei einer Drehung der Auswahlwelle die auf der Steuerwelle angeordnete Schaltgabel bewegt, und ein Auswahljoch auf, dessen eines Ende mit dem Auswahlbewegungsblock und dessen anderes Ende mit der Auswahlwelle derart verbunden sind, dass sich die Auswahlwelle bei einer Bewegung des Auswahlbewegungsblocks dreht.
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Vorzugsweise weist der Auswahlbewegungsblock, z. B. jeweils an einer Ober- und einer Unterseite, einen ersten Sperrvorsprung auf, der die Rotation des Auswahlbewegungsblocks verhindert, und das Auswahljoch weist eine Auswahljochausnehmung auf, in die der erste Sperrvorsprung eingefügt ist.
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Vorzugsweise ist an der Schaltgabel, auf dem Außenumfang der Schaltgabel, ein Fixiervorsprung geformt, in den die Auswahlgabel eingefügt ist.
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Vorzugsweise weist die Schaltvorrichtung ferner einen ersten Positionssensor auf, der an einer Seite der Auswahlwelle angeordnet ist, um einen Rotationsbetrag der Auswahlwelle zu detektieren.
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Vorzugsweise weist die Schalteinheit ein Schaltgetriebeelement (z. B. Schaltzahnrad), das an einer anderen Seite des Hauptgetriebeelements vorgesehen ist, um mit dem zweiten Verbindungsgetriebeelement zu korrespondieren, eine Schaltleitspindel (Gewindespindel), die mit dem Schaltgetriebeelement verbunden ist und zusammen mit dem Schaltgetriebeelement rotiert, einen Schaltbewegungsblock, der mit der Schaltleitspindel im Eingriff ist und bei einer Drehung der Schaltleitspindel auf dieser bewegbar ist, und ein Schaltjoch auf, dessen eines Ende mit dem Schaltbewegungsblock und dessen anderes Ende mit einer anderen Seite der Steuerwelle derart verbunden ist, dass sich die Steuerwelle bei einer Bewegung des Schaltbewegungsblocks dreht.
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Vorzugsweise weist der Schaltbewegungsblock, z. B. jeweils an beiden Seiten, einen zweiten Sperrvorsprung auf, der die Rotation des Schaltbewegungsblocks verhindert, und das Schaltjoch weist eine Schaltjochausnehmung auf, in die der zweite Sperrvorsprung eingefügt ist.
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Vorzugsweise weist die Schaltvorrichtung ferner einen zweiten Positionssensor auf, der an der anderen Seite der Steuerwelle montiert ist, um eine Schaltstufe oder eine Schaltdifferenz zu verifizieren, indem der durch die Schalteinheit erfolgte Rotationsbetrag der Steuerwelle detektiert wird.
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Wie vorstehend beschrieben, führt gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung eine Schaltvorrichtung für ein Handschaltgetriebe eine Schaltverstellung mit einem präzisen Schaltweg durch, indem automatisch ein Auswahlvorgang und ein Schaltvorgang durch den Antrieb eines Motors gemäß einer Position eines Schalthebels ausgeführt wird, wenn ein Fahrer den Schalthebel betätigt, so dass es möglich ist, die Haltbarkeit eines Getriebes durch eine Reduktion der beim Schalten auf die Synchronisiervorrichtung ausgeübte Stoßbelastung zu verbessern.
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Des Weiteren wird der Schaltvorgang durch einen wahlweisen Antrieb einer Auswahl- und einer Schalteinheit mit einem Motor automatisch erzielt, wobei die Auswahl- und die Schalteinheit eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umwandeln und die lineare Bewegung auf die Steuerwelle übertragen, so dass insgesamt Herstellungskosten gespart werden.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, wie im Detail aus den angehängten und den folgenden näheren Beschreibungen sichtbar werden, die hierin einbezogen sind und die zusammen zur Erläuterung gewisser Prinzipien der vorliegenden Erfindung dienen.
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Schaltvorrichtung für ein Handschaltgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer beispielhaften Schaltvorrichtung für ein Handschaltgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine Abbildung, die einen Betriebszustand zeigt, in dem eine beispielhafte Schaltvorrichtung für ein Handschaltgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung in der neutralen Stellung ist.
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4, 5, 6 und 7 sind Abbildungen, die einen Betriebszustand zeigen, in dem eine beispielhafte Schaltvorrichtung für ein Handschaltgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung einen Auswahlvorgang ausführt.
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8, 9 und 10 sind Abbildungen, die einen Betriebszustand zeigen, in dem eine beispielhafte Schaltvorrichtung für ein Handschaltgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung einen Schaltvorgang ausführt.
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Es wird nun in Detail Bezug genommen auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. Während die Erfindung im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschrieben wird, versteht sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht beabsichtigt, die Erfindungen auf diese beispielhafte Ausführungsformen zu beschränken. Auf der anderen Seite ist beabsichtigt, dass die Erfindung nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen Äquivalente und andere Ausführungsformen decken, die in den Sinn und Schutzbereich der Erfindung fallen, wie in den angehängten Patentansprüchen definiert.
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Bezugnehmend auf 1 und 2, erzielt die Schaltvorrichtung 100 für Handschaltgetriebe gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Schalten mit einem präzisem Schaltweg, dadurch, dass ein Auswahlvorgang und ein Schaltvorgang automatisch durch den Antrieb eines Motors gemäß einer Schaltstufenhöhe ausgeführt werden, wenn ein Fahrer den Schalthebel betätigt.
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Zu diesem Zweck wird die Schaltvorrichtung 100 für das Handschaltgetriebe gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet, um automatisch die Auswahl- und Schaltvorgänge einer Steuerwelle 101 zu ermöglichen, indem eine Betätigung eines Schalthebels durch einen Fahrer detektiert wird. Die Schaltvorrichtung 100 weist einen Antriebsmotor 110, eine Verbindungsgetriebeeinheit 120, eine Auswahleinheit 140 und eine Schalteinheit 160 auf, wie in 1 und 2 gezeigt.
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Zunächst ist der Antriebsmotor 110 oberhalb des Getriebes und außerhalb eines Gehäuses (nicht dargestellt) vorgesehen, und eine Rotationswelle 113, auf der ein Hauptgetriebeelement 111 montiert ist, ist im Gehäuse senkrecht zur Steuerwelle 101 angeordnet.
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Die Verbindungsgetriebeeinheit 120 ist im Gehäuse vor der Rotationswelle 113 des Antriebsmotors 110 angeordnet und überträgt wahlweise eine Rotationskraft des Antriebsmotors 110 gemäß einem Positionssignal des Schalthebels.
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Hierin weist die Verbindungsgetriebeeinheit 120 eine Verbindungsplatte 121, ein erstes und ein zweites Verbindungsgetriebeelement 131 und 133 und ein Betätigungsmittel auf.
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In verschiedenen Ausführungsformen ist die Verbindungsplatte 121 in einer Halterung 123 vorgesehen, wobei die Halterung 123 senkrecht zur Rotationswelle 113 vor der Rotationswelle 113 des Antriebsmotors 110 angeordnet ist und wobei die Verbindungsplatte 121 wahlweise um einen Drehstift 125 drehbar ist.
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Eine erste und eine zweite Drehwelle 127 und 129 sind an jeweiligen der beiden Seiten der Verbindungsplatte 121 montiert.
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Das erste und das zweite Verbindungsgetriebeelement 131 und 133 sind auf der ersten bzw. der zweiten Drehwelle 127 und 129 drehbar montiert.
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In den Figuren sind das erste und das zweite Verbindungsgetriebeelement 131 und 133 mit einem vorbestimmten Abstand zum Hauptgetriebeelement 111 dargestellt, allerdings ohne Einschränkung darauf, und das erste und das zweite Verbindungsgetriebeelement 131, 133 können so angeordnet sein, um die Rotation auf eine der Auswahleinheit 140 oder der Schalteinheit 160 zu übertragen, wenn das erste oder das zweite Verbindungsgetriebeelement 131 oder 133 mit dem Hauptgetriebeelement 111 im Eingriff ist.
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Zusätzlich empfängt das Betätigungsmittel bei einer Betätigung des Steuerhebels ein Steuersignal von einer Getriebesteuereinheit (TCU) 107 und bringt das Hauptgetriebeelement 111 wahlweise mit der Auswahleinheit 140 oder der Schalteinheit 160 über das erste oder das zweite Verbindungsgetriebeelement 131, 133 in Eingriff.
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Hierin wird von einer ausführlichen Beschreibung der Arbeitsweise der TCU abgesehen, da sie dem Fachmann geläufig ist.
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Das Betätigungsmittel weist einen ersten und einen zweiten Elektromagneten 135 und 136 sowie ein erstes und ein zweites elastisches Element 137 und 138 auf, die nachfolgend im Detail beschrieben werden.
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Zunächst sind der erste und der zweite Elektromagnet 135 und 136 an der Halterung 123 montiert, um jeweils mit der ersten bzw. der zweiten Drehwelle 127 und 129 zu korrespondieren.
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Der erste und der zweite Elektromagnet 135 und 136 erzeugen eine magnetische Kraft infolge eines elektrischen Signals von der TCU 107 gemäß der Betätigung des Schalthebels, um die Verbindungsplatte 121 um den Drehstift 125 herum in Richtung der Auswahleinheit 140 oder der Schalteinheit 160 zu drehen.
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Deswegen wird eines der Verbindungsgetriebeelemente 131 und 133 wahlweise mit dem Hauptgetriebeelement 111 in Eingriff gebracht, um wahlweise entweder die Auswahleinheit 140 oder die Schalteinheit 160 zu betätigen.
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Dazu ziehen der erste und der zweite Elektromagnet 135 und 136 wahlweise die erste bzw. die zweite Drehwelle 127, 129 magnetisch an, um die Verbindungsplatte 121 um den Drehstift 125 zu drehen, wenn die magnetische Kraft durch ein elektrisches Signal von der TCU 107 erzeugt wird.
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Zusätzlich verbinden das erste und das zweite elastische Element 135 und 136 die Halterung 123 und die Verbindungsplatte 121 miteinander und stellen der Verbindungsplatte 121 eine Rückstellkraft zur Verfügung, um in eine ursprüngliche Lage zurückzukehren, wenn die magnetische Kraft von jedem der Elektromagneten 135 und 136 entfernt wird.
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Das erste und das zweite elastische Element 135 und 136 sind vorzugsweise aus Schraubenfedern gebildet, von denen jeweils das eine Ende mit einem oberen Mittelbereich der Halterung 123 und das andere Ende mit einem der beiden Seiten der Verbindungsplatte 121 verbunden sind.
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Wenn das elektrische Signal von der TCU an einen der Elektromagneten 135, 136 des Betätigungsmittels gemäß der Betätigung des Schalthebels übermittelt wird, erzeugt die Verbindungsgetriebeeinheit 120 mit der oben genannten Konfiguration wahlweise eine Magnetkraft, um das Hauptgetriebeelement 111 mit der Auswahleinheit 140 oder der Schalteinheit 160 durch das erste oder das zweite Verbindungsgetriebeelement 131, 133 in Eingriff zu bringen.
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Zusätzlich, wenn der Schalthebel nicht betätigt wird, wird von der TCU kein elektrisches Signal an einen der Elektromagneten gesendet, so dass die Erzeugung der magnetischen Kraft beendet wird. In diesem Fall stellen die elastischen Elemente 137 und 138 der Verbindungsplatte 121 eine Rückstellkraft zur Verfügung, so dass die Verbindungsplatte 121 in ihre ursprüngliche Lage zurückkehren kann.
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In verschiedenen Ausführungsformen ist die Auswahleinheit 140 an einer Seite der Verbindungsgetriebeeinheit 120 montiert und mit der Schaltgabel 103 verbunden, um mit der Schaltgabel 103 zu korrespondieren, die an einer Seite der Steuerwelle 101 montiert ist.
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Die Auswahleinheit 140 bewegt die Schaltgabel 103 auf der Steuerwelle 101 wahlweise in eine Position, die der Schaltstufe entspricht, indem sie die Rotationskraft des Antriebsmotors 110 durch die Betätigung der Verbindungsgetriebeeinheit 120 erhält.
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Hierin ist die Auswahleinheit 140 in einem Gehäuse (nicht dargestellt) konfiguriert und weist ein Auswahlgetriebeelement 141, eine Auswahlleitspindel 143, einen Auswahlbewegungsblock 145, eine Auswahlwelle 147 und ein Auswahljoch 149 auf.
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Das Auswahlgetriebeelement 141 ist vorzugsweise an einer Seite des Hauptgetriebeelements 111 angeordnet, um mit dem ersten Verbindungsgetriebeelement 131 zu korrespondieren.
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Die Auswahlleitspindel 143 ist vorzugsweise mit dem Auswahlgetriebeelement 141 verbunden, um zusammen mit dem Auswahlgetriebeelement 141 zu rotieren.
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In verschiedenen Ausführungsformen ist der Auswahlbewegungsblock 145 mit der Auswahlleitspindel 143 im Eingriff, um bei einer Drehung der Auswahlleitspindel 143 auf dieser bewegbar zu sein.
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Zusätzlich ist eine Auswahlwelle 147 senkrecht zur Auswahlleitspindel 143 angeordnet, und eine Auswahlgabel 148 ist an einer unteren Seite der Auswahlwelle 147 montiert, um über die Auswahlgabel 148 mit der Schaltgabel 103 zu korrespondieren.
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Hierin sind Fixiervorsprünge 105 zum Korrespondieren mit der Auswahlgabel 148 an zwei Außenumfängen der Schaltgabel 103 integral und/oder monolithisch an der Schaltgabel 103 gebildet, und die Auswahlgabel 148 ist in der Weise mit der Schaltgabel 103 verbunden, dass die Auswahlgabel 148 zwischen den Fixiervorsprüngen 105 angeordnet ist.
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Vorzugsweise sind die Fixiervorsprünge 105 an einem Außenumfang der Schaltgabel 103 geformt.
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Vorzugsweise ist ein erster Positionssensor 155 zur Erfassung des Rotationsbetrags der Auswahlwelle 147 am oberen Ende der Auswahlwelle 147 angeordnet.
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Der erste Positionssensor 155 detektiert den Betrag der Rotationen der Auswahlwelle 147 und sendet ein Messsignal an die TCU 107. Daraufhin stellt die TCU 107 eine Position der Auswahlgabel 148 gemäß dem Messsignal des ersten Positionssensors 155 fest.
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In verschiedenen Ausführungsformen sind das eine Ende des Auswahljochs 149 mit dem Auswahlbewegungsblock 145 und das andere Ende des Auswahljochs 149 mit der Auswahlwelle 147 derart verbunden, dass sich die Auswahlwelle 147 bei einer Bewegung des Auswahlbewegungsblocks 145 dreht.
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Hierin ist ein erster Sperrvorsprung 151 am Auswahlbewegungsblock 145 geformt, und eine Auswahljochausnehmung 153 ist am Auswahljoch 149 geformt, in die der erste Sperrvorsprung 151 eingefügt ist.
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Das Auswahlgetriebeelement 141 steht mit dem Hauptgetriebeelement 111 über das erste Verbindungsgetriebeelement 131 gemäß der Betätigung der Verbindungsgetriebeeinheit 120 im Eingriff, so dass die Auswahleinheit 140, die wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, die Antriebskraft des Antriebsmotors 110 erhält.
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Dadurch verursacht die Auswahlleitspindel 143, die zusammen mit dem Auswahlgetriebeelement 141 rotiert, eine Bewegung des Auswahlbewegungsblocks 145, wobei die Bewegung wahlweise in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Antriebsmotors 110 erfolgt.
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In diesem Fall rotiert die Auswahlwelle 147 wahlweise, wenn der Auswahlbewegungsblock 145 durch das Auswahljoch 149 bewegt wird, und zur gleichen Zeit rotiert auch die Auswahlgabel 148, so dass als Resultat davon die Schaltgabel 103 auf der Steuerwelle 101 bewegt wird.
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Die Position der Schaltgabel 103 bewegt sich je nach der korrespondierenden Schaltstufe.
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Zusätzlich ist korrespondierend zur Auswahleinheit 140 eine Schalteinheit 160 an der anderen Seite der Verbindungsgetriebeeinheit 120 angeordnet.
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Die Schalteinheit 160 ist mit der anderen Seite der Steuerwelle 101 verbunden und arbeitet, indem sie die Rotationskraft des Antriebsmotors 110 durch die Betätigung der Verbindungsgetriebeeinheit 120 erhält und wahlweise die Steuerwelle 101 dreht, so dass mit der Schaltgabel 103 der Synchronisiermechanismus, der für jede Schaltstufe vorgesehen ist, betätigt wird.
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Hierin weist die Schalteinheit 160 ein Schaltgetriebeelement 161, eine Schaltleitspindel 163, einen Schaltbewegungsblock 165 und ein Schaltjoch 167 auf.
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Zunächst ist das Schaltgetriebeelement 161 an der anderen Seite des Hauptgetriebeelements 111 angeordnet, um mit dem zweiten Verbindungsgetriebeelement 133 zu korrespondieren.
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Die Schaltleitspindel 163 konzentrisch mit dem Schaltgetriebeelement 161 verbunden und rotiert zusammen mit dem Schaltgetriebeelement 161.
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In verschiedenen Ausführungsformen ist der Schaltbewegungsblock 165 mit der Schaltleitspindel 163 im Eingriff und ist bei einer Drehung der Schaltleitspindel 163 auf dieser bewegbar, wobei die Drehung der Schaltleitspindel 163 durch die Drehung des Schaltgetriebeelements 161 hervorgerufen wird.
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Zusätzlich ist das eine Ende des Schaltjochs 167 mit dem Schaltbewegungsblock 165 und das andere Ende des Schaltjochs 167 mit der anderen Seite der Steuerwelle 101 derart verbunden, dass sich die Steuerwelle 101 bei einer Bewegung des Schaltbewegungsblocks 165 dreht.
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Hierin ist ein zweiter Sperrvorsprung 169 am Schaltbewegungsblock 165 geformt, und eine Schaltjochausnehmung 171, in welche der zweite Sperrvorsprung 169 eingefügt ist, ist am Schaltjoch 167 geformt, das mit dem Schaltbewegungsblock 165 verbunden ist.
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Vorzugsweise ist ein zweiter Positionssensor 173 an der anderen Seite der Steuerwelle 101 montiert, um eine Schaltstufe zu verifizieren, indem der durch die Schalteinheit 160 erfolgte Rotationsbetrag der Steuerwelle 101 detektiert wird.
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Der zweite Positionssensor 173 erfasst den Rotationsbetrag der Steuerwelle 101, der durch die Betätigung der Schalteinheit 160 erfolgt ist und gibt das Messsignal an die TCU 107 aus.
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Die TCU 107 stellt anhand des Messsignals des zweiten Positionssensors 173 einen Rotationsbetrag der Schaltgabel 103 gemäß dem Rotationsbetrag der Steuerwelle 101 fest bzw. ermittelt diesen.
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Das Schaltgetriebeelement 161 ist über das zweite Verbindungsgetriebeelement 133 gemäß der Betätigung der Verbindungsgetriebeeinheit 120 mit dem Hauptgetriebeelement 111 im Eingriff, so dass die Schalteinheit 160, wie oben stehend konfiguriert, die Antriebskraft des Antriebsmotors 110 erhält.
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Dazu rotiert die Schaltleitspindel 163 zusammen mit dem Schaltgetriebeelement 161, so dass eine Bewegung des Schaltbewegungsblocks 165 hervorgerufen wird, wobei die Bewegung wahlweise in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Antriebsmotors 110 erfolgt.
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In diesem Fall rotiert die Steuerwelle 101 wahlweise, wenn der Schaltbewegungsblock 165 durch das Schaltjoch 167 bewegt wird, und zur gleichen Zeit rotiert auch die Schaltgabel 103.
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Als Resultat davon führt die Schaltgabel 103 einen Schaltvorgang aus, indem der für jede Schaltstufe vorgesehene Synchronisiermechanismus betätigt wird,
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Nachfolgend werden die Arbeitsschritte und die Bewegungen der Schaltvorrichtung für Handschaltgetriebe gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie oben stehend konfiguriert, in Detail beschrieben.
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Bezugnehmend auf 3 übermittelt die TCU 107 der Schaltvorrichtung 100 keine elektrischen Signale an die Elektromagneten 135 und 136, wenn der Schalthebel in Neutralstellung ist, so dass als Resultat davon keine magnetische Kraft generiert wird.
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Dadurch verbleibt die Verbindungsplatte 121 in einer ursprünglichen Einbauposition aufgrund der Rückstellkraft der elastischen Elemente 137 und 138.
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Als Resultat davon bleiben beide Verbindungsgetriebeelemente 131 und 133 mit einem Abstand vom oberen Bereich des Hauptgetriebeelements 111 entfernt, so dass das Hauptgetriebeelement 111 weder mit dem Auswahlgetriebeelement 141 noch mit dem Schaltgetriebeelement 161 in Eingriff kommt.
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Wenn ein Fahrer ausgehend von der Neutralstellung aus 3 einen Auswahlvorgang ausführt, z. B. eine Verstellung des Schalthebels in Richtung „R/1” (Rückwärtsgang/1. Gang) oder in Richtung „4/5” (4. Gang/5. Gang), legt die TCU 107 ein elektrisches Signal an den ersten Elektromagneten 135 an, so dass, wie in 4 gezeigt, eine magnetische Kraft erzeugt wird.
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Dadurch wird die erste Drehwelle 127 aufgrund der magnetischen Anziehungskraft des ersten Elektromagneten 135 nach unten in Richtung von dem ersten Elektromagneten 135 gezogen. In diesem Fall rotiert die Verbindungsplatte 121 um den Drehstift 125 in Richtung der Auswahleinheit 140.
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Als Resultat davon greift das erste Verbindungsgetriebeelement 131 in das Hauptgetriebeelement 111 und in das Auswahlgetriebeelement 141 ein. Hierin rotiert der Antriebsmotor durch das Steuersignal der TCU 107 entweder in eine Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung.
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Zunächst, wenn der Fahrer den Schalthebel in eine „R/1”-Stufe bewegt, während das Hauptgetriebeelement 111 des Antriebsmotors 110 im Gegenuhrzeigersinn dreht, überträgt das Hauptgetriebeelement 111 die Rotationskraft über das erste Verbindungsgetriebeelement 131 an das Auswahlgetriebeelement 141, wie in 5 gezeigt.
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Dadurch rotiert das Auswahlgetriebeelement 141 zusammen mit dem Hauptgetriebeelement 111 im Gegenuhrzeigersinn, und gleichzeitig rotiert auch die Auswahlleitspindel 143 in die gleiche Richtung, um den Auswahlbewegungsblock 145 in Richtung des Auswahlgetriebeelements 141 zu bewegen.
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Als Ergebnis davon dreht das Auswahljoch 149 die Auswahlwelle 147, während das Auswahljoch 149 durch den Auswahlbewegungsblock 145 in Richtung des Auswahlgetriebeelements 141 gedreht wird.
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In diesem Fall wird die Auswahlgabel 148 durch die Auswahlwelle 147 gedreht, so dass die Schaltgabel 103 auf der Steuerwelle 101 in Richtung der Schalteinheit 160 bewegt wird, wie es hier für die „R/1”-Stufe der Fall ist.
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Dementsprechend ist die Schaltgabel 103 in der „R/1”-Stufe positioniert, und der erste Positionssensor 155 misst den Rotationsbetrag der Auswahlwelle 147 und gibt das Messsignal an die TCU 107 aus.
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In diesem Fall vergleicht die TCU 107 das Ausgabesignal des ersten Positionssensors 155 mit einem vorbestimmten Einstellwert, und, wenn der Ausgabewert mit dem vorbestimmten Einstellwert übereinstimmt, unterbricht die TCU 107 das Anlegen des elektrischen Signals an den ersten Elektromagneten 135.
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Dadurch wird das erste Verbindungsgetriebeelement 131 aufgrund des Verlusts der Magnetkraft vom ersten Elektromagneten 135 getrennt. Zusätzlich rotiert die Verbindungsplatte 121 aufgrund der Rückstellkraft des ersten elastischen Elements 137 in die ursprüngliche Position zurück, so dass das Hauptgetriebeelement 111 und das Auswahlgetriebeelement 141 voneinander entkoppelt werden.
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Als Ergebnis davon wird die ursprüngliche Position der Schaltvorrichtung 100 wiederhergestellt, was die Neutralstellung ist, wie in 3 gezeigt.
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Im Gegenteil dazu, wenn der Fahrer den Schalthebel beispielsweise in Richtung der „4/5”-Stufe bewegt, dreht das Hauptgetriebeelement 111 des Antriebsmotors 110 im Uhrzeigersinn und überträgt die Rotationskraft über das erste Verbindungsgetriebeelement 131 an das Auswahlgetriebeelement 141, wie in 6 gezeigt.
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Dadurch rotiert das Auswahlgetriebeelement 141 zusammen mit dem Hauptgetriebeelement 111 im Uhrzeigersinn, und gleichzeitig rotiert auch die Auswahlleitspindel 143 in die gleiche Richtung, um den Auswahlbewegungsblock 145 in Richtung der Steuerwelle 101 zu bewegen.
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Als Ergebnis davon dreht das Auswahljoch 149 die Auswahlwelle 147, während das Auswahljoch 149 durch den Auswahlbewegungsblock 145 in Richtung der Steuerwelle 101 gedreht wird.
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In diesem Fall wird die Auswahlgabel 148 durch die Auswahlwelle 147 gedreht, so dass die Schaltgabel 103 auf der Steuerwelle 101 in eine entgegengesetzte Richtung bewegt wird, als es bei der „R/1”-Stufe der Fall war.
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Dementsprechend ist die Schaltgabel 103 in der „4/5”-Stufe positioniert, und der erste Positionssensor 155 misst den Rotationsbetrag der Auswahlwelle 147 und gibt das Messsignal an die TCU 107 aus. Da die Schaltgabel 103 die gleichen, gesteuerten Schritte ausführt, wie es bei der „R/1”-Stufe der Fall war, wird nachfolgend nicht näher darauf eingegangen.
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Bezugnehmend auf 7 und 8, wenn bei der Schaltvorrichtung 100 der Fahrer den Auswahlvorgang vervollständigt, z. B. durch Verstellung des Schalthebels in die „R/1”-Stufe oder „4/5”-Stufe, und anschließend einen Schaltvorgang ausgehend von der Neutralstellung aus 3 ausführt, legt die TCU 107 ein elektrisches Signal an den zweiten Elektromagneten 136 an, so dass, wie in 7 gezeigt, eine magnetische Kraft erzeugt wird.
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Dadurch wird die zweite Drehwelle 129 aufgrund der magnetischen Anziehungskraft des zweiten Elektromagneten 136 nach unten in Richtung des zweiten Elektromagneten 136 gezogen. In diesem Fall rotiert die Verbindungsplatte 121 um den Drehstift 125 in Richtung der Schalteinheit 160.
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Als Resultat davon greift das zweite Verbindungsgetriebeelement 133 in das Hauptgetriebeelement 111 und in das Schaltgetriebeelement 161 ein. Hierin rotiert der Antriebsmotor durch das Steuersignal der TCU 107 entweder in eine Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung.
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Zunächst, wenn der Fahrer den Schalthebel nach vollzogenem Auswahlvorgang beispielsweise in eine „R/2/4”-Stufe bewegt, während das Hauptgetriebeelement 111 des Antriebsmotors 110 im Uhrzeigersinn dreht, überträgt das Hauptgetriebeelement 111 die Rotationskraft über das zweite Verbindungsgetriebeelement 133 an das Schaltgetriebeelement 161, wie in 8 gezeigt.
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Dadurch rotiert das Schaltgetriebeelement 161 zusammen mit dem Hauptgetriebeelement 111 im Uhrzeigersinn, und gleichzeitig rotiert auch die Schaltleitspindel 163 in die gleiche Richtung, um den Schaltbewegungsblock 165 in Richtung der Steuerwelle 101 zu bewegen.
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Als Ergebnis davon dreht das Schaltjoch 167 aufgrund des Schaltbewegungsblocks 165 die Steuerwelle 101 im Gegenuhrzeigersinn, wenn die Drehbewegung der Steuerwelle 101 in 8 aus der Sicht eines Betrachters, der sich nahe dem zweiten Positionssensor 173 befindet, beschrieben wird.
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In diesem Fall, während die Schaltgabel 103 in die gleiche Richtung dreht wie die Steuerwelle 101, vervollständigt die Schaltgabel 103 den Schaltvorgang, indem der Synchronisiermechanismus betätigt wird, um der Schaltstufe zu entsprechen.
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Hierin misst der zweite Positionssensor 173 den Rotationsbetrag der Steuerwelle 101 und gibt das Messsignal an die TCU 107 aus.
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In diesem Fall vergleicht die TCU 107 das Ausgabesignal des zweiten Positionssensors 173 mit einem vorbestimmten Einstellwert, und wenn der Ausgabewert mit dem vorbestimmten Einstellwert übereinstimmt, unterbricht die TCU 107 das Anlegen des elektrischen Signals an den zweiten Elektromagneten 136.
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Dadurch wird das zweite Verbindungsgetriebeelement 133 aufgrund des Verlusts der Magnetkraft vom zweiten Elektromagneten 136 getrennt. Zusätzlich rotiert die Verbindungsplatte 121 aufgrund der Rückstellkraft des zweiten elastischen Elements 138 in die ursprüngliche Position zurück, so dass das Hauptgetriebeelement 111 und das Schaltgetriebeelement 161 voneinander entkoppelt werden.
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Als Ergebnis davon wird die ursprüngliche Position der Schaltvorrichtung 100 wiederhergestellt, was die Neutralstellung ist, wie in 3 gezeigt.
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Im Gegenteil dazu, wenn der Fahrer den Schalthebel beispielsweise in Richtung der „1/3/5”-Stufe bewegt, dreht das Hauptgetriebeelement 111 des Antriebsmotors 110 im Gegenuhrzeigersinn und überträgt die Rotationskraft über das zweite Verbindungsgetriebeelement 133 an das Schaltgetriebeelement 161, wie in 9 gezeigt.
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Dadurch rotiert das Schaltgetriebeelement 161 zusammen mit dem Hauptgetriebeelement 111 im Gegenuhrzeigersinn, und gleichzeitig rotiert auch die Schaltleitspindel 163 in die gleiche Richtung, um den Schaltbewegungsblock 165 in Richtung des Antriebsmotors 110 zu bewegen.
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Wie in 9 gezeigt, dreht als Ergebnis davon das Schaltjoch 161 aufgrund der Bewegung des Schaltbewegungsblocks 165 die Steuerwelle 101 in eine entgegengesetzte Richtung, als wie in 8 gezeigt.
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In diesem Fall wird die Schaltgabel 103 in die gleiche Richtung wie die Steuerwelle 101 gedreht, und die Schaltgabel 103 vervollständigt den Schaltvorgang, indem der Synchronisiermechanismus, der mit der Schaltstufe „1/3/5” korrespondiert, betätigt wird.
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In diesem Fall misst der zweite Positionssensor 173 den Rotationsbetrag der Steuerwelle 101 und gibt das Messsignal an die TCU 107 aus. Da der zweite Positionssensor 173 die gleichen Kontrollfunktionen ausführt, wie es bei der „R/2/4”-Stufe der Fall war, wird nachfolgend nicht näher darauf eingegangen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung führt die Schaltvorrichtung 100 für ein Handschaltgetriebe, die wie obenstehend konfiguriert ist, ein Schalten mit einem präzisen Schaltweg bzw. Schalthub, indem durch den Antrieb eines Motors gemäß einer Position des Schalthebels, wenn der Fahrer den Schalthebel betätigt, automatisch der Auswahl- und Schaltvorgang durchgeführt wird, so dass es möglich ist, die Haltbarkeit des Getriebes durch eine Reduzierung der beim Schalten auf die Synchronisiervorrichtung ausgeübten Stoßbelastung zu verbessern.
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Des Weiteren wird der Schaltvorgang automatisch vollzogen, indem ein Motor angetrieben wird, der über die Verbindungsgetriebeeinheit 120 wahlweise die Auswahleinheit 140 und die Schalteinheit 160 antreibt, die eine Drehbewegung des Antriebsmotors 110 in eine lineare Bewegung umwandeln und die lineare Bewegung auf die Steuerwelle 101 übertragen, wodurch Herstellungskosten gespart werden.
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Zwecks Erläuterung und genauer Definition der angehängten Ansprüche werden Begriffe wie zum Beispiel „obere”, „untere”, „innere” und „äußere” zur Beschreibung der Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf die Merkmale verwendet, wie sie in den Figuren dargestellt sind.
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Die vorhergehenden Beschreibungen der spezifischen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienen dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sollen nicht als erschöpfend oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form einschränkend verstanden werden. Es sind offensichtlich viele Modifikationen und Variationen möglich angesichts der obigen Lehre. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsäte der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erläutern und damit dem Fachmann die Herstellung und den Gebrauch der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie von deren zahlreichen Alternativen und Modifikationen zu ermöglichen. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzumfang der Erfindung durch die angeführten Ansprüche und deren Äquivalente definiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2010-0121640 [0001]
