DE102011119833A1

DE102011119833A1 - Schaltvorrichtung für Doppelkupplungsgetriebe in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102011119833A1
Application number: DE102011119833A
Authority: DE
Inventors: Wilhelmus Gieles; Mario Schenker; Matthias Müller
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2031-12-02
Also published as: DE102011119833B4; CN103958944B; CN103958944A; WO2013079181A1

Abstract

Schaltvorrichtung für Doppelkupplungsgetriebe in Kraftfahrzeugen, mit mehreren Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, bei dem die auf Synchronkupplungen der schaltbaren Zahnradsätze wirkenden Schaltschienen nach Maßgabe einer elektronischen Getriebesteuerung zur automatischen Gangschaltung über hydraulisch oder elektrisch betriebene Gangsteller betätigt werden. Zur Erzielung einer baulich und funktionell einfacheren Schaltvorrichtung wird vorgeschlagen, dass an zwei benachbart angeordneten Schaltschienen (14, 16) eine Umschalteinrichtung (22) vorgesehen ist, mit der wahlweise die eine oder die andere Schaltschiene (14, 16) mit einem gemeinsamen Gangsteller (10) koppelbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für Doppelkupplungsgetriebe in Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Doppelkupplungsgetriebe haben unter anderem den Vorteil, dass sie ohne Unterbrechung der Zugkraft schaltbar sind, wobei ein Vorwärtsgang eingelegt und mittels der einen Kupplung aktiviert ist und ein zweiter Vorwärtsgang bereits vorgewählt werden kann. Durch übergangslosen Wechsel der beiden Kupplungen kann der vorgewählte Vorwärtsgang dann aktiviert werden, usw. Bei diesen Getrieben kann aber keine Schaltvorrichtung zum Beispiel wie in der EP 0 615 081 A1 beschrieben verwendet werden, bei der ein Stellmotor das Vorwählen in einer Schaltgasse und ein zweiter Stellmotor die Gangschaltung auslöst. Beide Schaltvorgänge wie vorstehend ausgeführt sind nicht durchführbar.
Es ist deshalb erforderlich, je Schaltschiene für die verschiedenen Gänge einschließlich des Rückwärtsganges einen hydraulisch oder elektrisch betätigten Gangsteller vorzusehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung für ein Doppelkupplungsgetriebe der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die baulich und steuerungstechnisch einfacher und dementsprechend kostengünstiger ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass an zwei benachbart angeordneten Schaltschienen eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, die zum Beispiel abhängig von der Schaltstellung einer weiteren Schaltschiene die eine oder die andere Schaltschiene mit einem gemeinsamen Gangsteller koppelt. Damit gelingt es, bei unveränderter Funktion des Getriebes zumindest einen Gangsteller einzusparen, wodurch der bauliche und steuerungstechnische Aufwand entsprechend vermindert werden kann. Anstelle der oben erwähnten Betätigung in Abhängigkeit von der Schaltstellung der weiteren Schaltschiene kann auch wahlweise ein separat ansteuerbares hydraulische oder elektrisch arbeitendes Stellelement vorgesehen sein. In diesem Fall erfolgt die Umschaltung bei Betätigung des Stellelements.
Dazu kann an der weiteren Schaltschiene eine Steuerkontur ausgebildet sein, die über die Umschalteinrichtung abhängig von einer Neutralstellung der Schaltschiene oder einer Gangstellung die eine oder die andere Schaltschiene an den Gangsteller koppelt. Die Umschalteinrichtung kann dabei zum Beispiel elektromagnetisch oder rein mechanisch gesteuert sein.
Besonders bevorzugt kann an der Steuerkontur der weiteren Schaltschiene ein Stellelement angreifen, das über einen beweglich in der Umschalteinrichtung geführten Schaltstift die beiden Schaltschienen alternierend mit dem gemeinsamen Gangsteller koppelt. Diese rein mechanische Lösung vermindert in vorteilhafter Weise den steuerungstechnischen Aufwand im Getriebe und stellt eine funktionell sichere Konstruktion dar.
Des Weiteren kann die eine der beiden mit dem Gangsteller koppelbaren Schaltschienen den Rückwärtsgang und die andere Schaltschiene Vorwärtsgänge schalten. Dabei können insbesondere die mit Vorwärtsgängen über die Umschalteinrichtung koppelbare Schaltschiene und die weitere Schaltschiene in der Gangfolge hintereinander liegende Vorwärtsgänge schalten, so dass über die jeweils eine Schaltschiene ein Vorwärtsgang schaltbar und über die jeweils andere Schaltschiene ein nächstliegender Vorwärtsgang vorwählbar ist. Lediglich außerhalb dieser Gangfolge ist bei in Neutralstellung befindlicher Position der weiteren Schaltschiene der Rückwärtsgang aktivierbar.
In vorteilhafter, weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Umschalteinrichtung ein am Getriebegehäuse befestigtes Gehäuse aufweisen, in dem die beiden koppelbaren Schaltschienen und eine mit dem Gangsteller verbundene Mitnehmerschiene axial verschiebbar geführt sind, wobei die Schaltschienen und die Mitnehmerschiene Führungsschlitze aufweisen, in die der von dem Stellelement verstellbare Schaltstift derart eingreift, dass er abwechselnd die eine oder die andere Schaltschiene formschlüssig mit der Mitnehmerschiene koppelt. Daraus resultiert eine montagegünstige Konstruktion mit baulich einfachen Mitteln. Die Führungsschlitze können bevorzugt in den koppelbaren Schaltschienen umgekehrt L-förmig und der Führungsschlitz in der Mitnehmerschiene langlochförmig ausgebildet sein.
Ferner kann das Stellelement durch einen am Gehäuse schwenkbar gelagerten, zweiarmigen Hebel gebildet sein, dessen einer Arm an der Steuerkulisse der weiteren Schaltschiene anläuft und dessen anderer Arm eine den Schaltstift umschließende Kulissenführung trägt. Dies stellt eine funktionell zuverlässige, an bauliche Gegebenheiten des Getriebes vorteilhaft anpassbare Konstruktion sicher.
Zur Erzielung einer leichtgängigen, präzisen Funktion können die beiden Schaltschienen und die Mitnehmerschiene im Gehäuse der Umschalteinrichtung über Führungsrollen axial verschiebbar geführt sein. Auch der mit der Steuerkontur der weiteren Schaltschiene zusammenwirkende Arm des Hebels kann über eine Führungsrolle an der Steuerkontur anlaufen; ferner kann der zweiarmige Hebel der Umschalteinrichtung mittels einer in dem Gehäuse angeordneten Feder gegen die Steuerkontur der weiteren Schaltschiene vorgespannt sein.
Schließlich kann der zweiarmige Hebel auch zweiteilig ausgeführt und um eine Achse schwenkbar an der Mitnehmerschiene gelagert sein, wobei eine eine innere Kraft bildende Blattfeder den zweiarmigen Hebel gegen innere Anschläge in der den Schaltstift regulär betätigenden Konfiguration hält. Der Hebel wirkt somit in vorteilhafter Weise wie ein einteiliges Bauteil; sollte jedoch beispielsweise der Schaltstift in der unteren Position blockiert sein, so kann die die Steuerkulisse tragende Schaltschiene durch Überdrücken der Blattfeder trotzdem in die entsprechenden Vorwärtsgänge geschaltet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 eine Prinzipskizze einer Schaltvorrichtung für ein Doppelkupplungsgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit drei Schaltschienen und zwei Gangstellern für Vorwärtsgänge und einem Rückwärtsgang, sowie mit einer Umschalteinrichtung, mit der zwei Schaltschienen alternierend an einen Gangsteller koppelbar sind;
2 die Prinzipskizze nach 1 mit über die Umschalteinrichtung aktivierter Schaltschiene für den Rückwärtsgang;
3 in raumbildlicher Darstellung die in das Doppelkupplungsgetriebe eingebaute Umschalteinrichtung mit einem zweiarmigen Hebel als Stellelement und einem Schaltstift zum Koppeln der Schaltschiene für den Rückwärtsgang oder der Schaltschiene für Vorwärtsgänge an einen gemeinsamen Gangsteller;
4 die um 180 Grad gedrehte Umschalteinrichtung mit dem umgebenden Gehäuse, in dem die koppelbaren Schaltschienen axial verschiebbar geführt sind; und
5 eine abgewandelte Schaltvorrichtung in einer Anicht entsprechend der 1.
Die 1 zeigt in vereinfachter Darstellung zwei Gangsteller 10, 12, die in dem nicht dargestellten Doppelkupplungsgetriebe angeordnete Schaltschienen 14, 16, 18 betätigen. Die Schaltschienen 14, 16, 18 sind zum Beispiel direkt über Schaltgabeln 20 in bekannter Weise mit Synchronkupplungen von schaltbaren Zahnradsätzen verbunden. Die Schaltschienen können aber auch über Mitnehmer auf Umlenkhebel, weiterführende Schaltschienen, etc. wirken.
Beispielsweise kann über die Schaltschiene 14 mittels des Stellkolbens des zum Beispiel hydraulisch über eine Getriebesteuerung aktivierten Gangstellers 10 aus einer Neutralstellung N in den Rückwärtsgang R geschaltet werden.
Über die zweite, der ersten Schaltschiene 14 unmittelbar benachbarte Schaltschiene 16 kann über den gleichen Gangsteller 10 aus einer Neutralstellung N heraus zum Beispiel der sechste (6) oder achte (8) Vorwärtsgang des Doppelkupplungsgetriebes geschaltet werden.
Die Kopplung der Schaltschiene 14 oder der Schaltschiene 16 mit dem gemeinsamen Gangsteller 10 erfolgt über eine Umschalteinrichtung 22, die über ein Stellelement 24 gesteuert ist, wobei das Stellelement 24 mit einer Steuerkontur 26 auf der Schaltschiene 18 zusammenwirkt.
Über die Schaltschiene 18 und den Gangsteller 12 werden aus der Neutralstellung N heraus die in der Gangfolge des Achtgang-Doppelkupplungsgetriebes benachbarten Vorwärtsgänge fünf (5) und sieben (7) geschaltet. Es können auch andere Gangfolgen als die hier angeführten Gänge 5 bis 8, zum Beispiel 1 bis 4, geschaltet werden.
Die Steuerkontur 26 auf der Schaltschiene 18 ist der Umschalteinrichtung 22 bzw. dem Stellelement 24 derart zugeordnet, dass in deren Neutralstellung N das Stellelement 24 (2) in einer Vertiefung 26a und bei geschalteten Vorwärtsgängen 5 oder 7 (1) auf beidseitigen Erhöhungen 26b anliegt, wobei in der Stellung N der Schaltschiene 18 über das Stellelement 24 und die Umschalteinrichtung 22 die Schaltschiene 14 mit dem Gangsteller 10 gekoppelt ist, während in den Gangstellungen 5 oder 7 die Schaltschiene 14 entkoppelt und die Schaltschiene 16 an den Gangsteller 10 gekoppelt ist.
Es sei angenommen (1), der fünfte oder siebte Vorwärtsgang ist über den Gangsteller 12 und die Schaltschiene 18 geschaltet (und die eine der beiden Trennkupplungen des Getriebes geschlossen). Dem gemäß ist die Schaltschiene 16 über die Umschalteinrichtung 22 an den Gangsteller 10 gekoppelt. Es kann somit entsprechend der bekannten Funktion von automatisch geschalteten Doppelkupplungsgetrieben über die nicht dargestellte elektrohydraulische Getriebesteuerung der sechste oder achte Vorwärtsgang vorgewählt und durch Öffnen der ersten Trennkupplung und Schließen der zweiten Trennkupplung aktiviert werden.
Liegt kein Vorwärtsfahrtbetrieb des Kraftfahrzeugs in der beschriebenen Gangfolge 5 bis 8 im Vorwähl- oder Schaltzustand vor, so befindet sich die Schaltschiene 18 in der Neutralposition N, in der (siehe 2) der Gangsteller 10 über die Umschalteinrichtung 22 mit der Schaltschiene 14 gekoppelt ist. Dementsprechend kann bei entsprechendem Schaltbefehl über den Gangsteller 10 und die Getriebesteuerung der Rückwärtsgang R geschaltet werden.
Die 3 und 4 zeigen eine gegenständliche Ausführungsform der Erfindung, funktionell gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das teilweise ersichtliche Doppelkupplungsgetriebe ist nur soweit beschrieben, als dies für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.
Dabei weist die Umschalteinrichtung 22 (4) ein Gehäuse 28 mit Seitenwänden 28a, 28b und einem Befestigungsflansch 28c auf, in dem mittels mehrerer Führungsrollen (einheitlich mit 30 bezeichnet) die beiden einander benachbarten Schaltschienen 14, 16 und eine mit dem Gangsteller 10 verbundene, U-förmige Mitnehmerschiene 32 axial verschiebbar gelagert sind. Über den Befestigungsflansch 28c kann die Umschalteinrichtung 22 an einer Gehäusewand (nicht dargestellt) des Getriebegehäuses des Doppelkupplungsgetriebes an geeigneter Position (siehe 3) befestigt werden.
Die umschaltbare Verbindung zwischen der Mitnehmerschiene 32 und den Schaltschienen 14, 16 erfolgt mittels eines Schaltstiftes 34, der beiderseits in einem langlochförmigen, etwa senkrechten Führungsschlitz 32a der Mitnehmerschiene 32 geführt ist und der mittels eines zweiarmigen Hebels 24 als Stellelement verstellbar ist.
Der zweiarmige Hebel 24 (3) ist über eine Achse 36 schwenkbar an der Mitnehmerschiene 32 gelagert und trägt an seinen einen Arm eine den Schaltstift 34 aufnehmende Führungskulisse 24a und an seinem zweiten Arm eine drehbar gelagerte Führungsrolle 24b, die auf der Steuerkontur 26 der Schaltschiene 18 anläuft. Über die Steuerkontur 26 und den Hebel 24 kann der Schaltstift 34 begrenzt durch den Führungsschlitz 32a in zwei Positionen verstellt werden, wobei er an den entsprechend angepassten Steuerkurven der Führungskulisse anläuft.
Der Schaltstift 34 durchgreift zwei umgekehrt zueinander ausgeführte L-förmige Führungsschlitze 14a, 16a, die in die Schaltschienen 14, 16 eingearbeitet sind (der Führungsschlitz 16a ist nicht ersichtlich).
Die Führungsschlitze 14a, 16a weisen jeweils einen mit dem langlochförmigen Führungsschlitz 32a übereinstimmenden senkrechten Abschnitt und einen in Axialrichtung (Verschieberichtung) ausgerichteten, höhenversetzt zueinander liegenden horizontalen Abschnitt auf. Der Schaltstift 34 kann somit in der niedrigeren Position (entsprechend der Stellung N der Schaltschiene 18) die Schaltschiene 14 und in der höheren Position (entsprechend einer Gangstellung der Schaltschiene 18) die Schaltschiene 16 mit der Mitnehmerschiene 32 in Axialrichtung formschlüssig koppeln, während der jeweils andere, horizontale Abschnitt der Führungsschlitze 14a, 16a den Freigang des Schaltstifts 34 in der abgekoppelten Schaltschiene 14, 16 ermöglicht.
An dem zweiarmigen Hebel 24 greift eine am Gehäuse 28 der Umschalteinrichtung 22 abgestützte Feder 38 (3) an, die den Hebel 24 nach unten gegen die Steuerkontur 26 vorspannt.
Der zweiarmige Hebel 24 kann gegebenenfalls zweiteilig derart gestaltet sein, dass er durch eine eine innere Kraft erzeugende Blattfeder 40 in der in 3 dargestellten Position durch innere Anschläge (nicht dargestellt) gehalten ist. Deren Vorspannkraft ist dabei deutlich größer als die Kraft der Feder 38. Diese zweiteilige Konstruktion stellt sicher, dass zum Beispiel bei einer Blockierung des Schaltstiftes 34 in der unteren Position die Schaltschiene 18 betätigbar bleibt.
In der gegenständlichen Ausführung der Erfindung sind an den Schaltschienen 14, 16 radial abragende Mitnehmer 14b, 16b vorgesehen, die zum Schalten der Vorwärtsgänge und des Rückwärtsganges mit nicht weiter beschriebenen Getriebeelementen wie Umlenkhebel, weiterführende Schaltstangen, etc. verbunden sind.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So könnte anstelle der beschriebnen Umschalteinrichtung 22 auch eine elektromagnetisch betätigte Umschalteinrichtung vorgesehen sein, die über die Steuerkontur 26 und einen mit dieser zusammenwirkenden Schalter die Umschalteinrichtung steuert. Beispielhaft sei auf die in der 5 gezeigte Schaltvorrichtung verwiesen. In der in der 5 gezeigten Schaltvorrichtung ist die Umschalteinrichtung 22 nicht mit der Schaltschiene 18 gekoppelt. Vielmehr ist die Umschalteinrichtung 22 in Signalverbindung mit einem hydraulisch oder elektrisch arbeitenden Stellelement 31. Die Umschalteinrichtung 22 koppelt also nicht mehr in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Schaltschiene 18 die Schaltschienen 14, 16 mit dem gemeinsamen Gangsteller 10, sondern vielmehr in Abhängigkeit von der Schaltstellung des separat ansteuerbaren Stellelements 31.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0615081 A1 [0002]

Claims

Schaltvorrichtung für Doppelkupplungsgetriebe in Kraftfahrzeugen, mit mehreren Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, bei dem die auf Synchronkupplungen der schaltbaren Zahnradsätze wirkenden Schaltschienen nach Maßgabe einer elektronischen Getriebesteuerung zur automatischen Gangschaltung über hydraulisch oder elektrisch betriebene Gangsteller betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei benachbart angeordneten Schaltschienen (14, 16) eine Umschalteinrichtung (22) vorgesehen ist, mit der wahlweise die eine oder die andere Schaltschiene (14, 16) mit einem gemeinsamen Gangsteller (10) koppelbar ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (22) mittels eines zum Bespiel hydraulisch oder elektrisch arbeitenden Stellelements (31) betätigbar ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (22) abhängig von der Schaltstellung einer weiteren Schaltschiene (18) die eine oder die andere Schaltschiene (14, 16) mit einem gemeinsamen Gangsteller (10) koppelt.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der weiteren Schaltschiene (18) eine Steuerkontur (26) ausgebildet ist, die über die Umschalteinrichtung (22) abhängig von der Stellung der Schaltschiene (18) oder einer Gangstellung die eine oder die andere Schaltschiene (14, 16) an den Gangsteller (10) ankoppelt.
Schaltvorrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Steuerkontur (26) der weiteren Schaltschiene (18) ein Stellelement (24) angreift, das über einen beweglich in der Umschalteinrichtung (22) geführten Schaltstift (34) die beiden Schaltschienen (14, 16) alternierend mit dem gemeinsamen Gangsteller (10) koppelt.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die eine der beiden mit dem Gangsteller (10) koppelbaren Schaltschienen (14, 16) den Rückwärtsgang und die andere Vorwärtsgänge schaltet.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Schalten von Vorwärtsgängen über die Umschalteinrichtung (22) koppelbare Schaltschiene (16) und die weitere Schaltschiene (18) in der Gangfolge hintereinander liegende Vorwärtsgänge (zum Beispiel 5 bis 8) schalten, so dass über die jeweils eine Schaltschiene (16, 18) ein Vorwärtsgang schaltbar und über die jeweils andere Schaltschiene (16, 18) ein nächstliegender Vorwärtsgang vorwählbar ist.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (22) ein am Getriebegehäuse befestigtes Gehäuse (28) aufweist, in dem die beiden koppelbaren Schaltschienen (14, 16) und eine mit dem Gangsteller (10) verbundene Mitnehmerschiene (32) axial verschiebbar geführt sind, wobei die Schaltschienen (14, 16) und die Mitnehmerschiene (32) Führungsschlitze (14a, 16a, 32a) aufweisen, in die der von dem Stellelement (24) verstellbare Schaltstift (34) derart eingreift, dass er abwechselnd die eine oder die andere Schaltschiene (14, 16) formschlüssig mit der Mitnehmerschiene (32) koppelt.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschlitze (14a, 16a) in den koppelbaren Schaltschienen (14, 16) umgekehrt L-förmig und der Führungsschlitz (32a) in der Mitnehmerschiene (32) langlochförmig ausgebildet sind.
Schaltvorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement durch einen am Gehäuse (28) schwenkbar gelagerten, zweiarmigen Hebel (24) gebildet ist, dessen einer Arm an der Steuerkulisse (26) der weiteren Schaltschiene (18) anläuft und dessen anderer Arm eine den Schaltstift (34) umschließende Kulissenführung (24a) trägt.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schaltschienen (14, 16) und die Mitnehmerschiene (32) im Gehäuse (28) der Umschalteinrichtung (22) über Führungsrollen (30) axial verschiebbar geführt sind.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Steuerkontur (26) der weiteren Schaltschiene (18) zusammenwirkende Arm des Hebels (24) über eine Führungsrolle (24b) an der Steuerkontur (26) anläuft.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiarmige Hebel (24) mittels einer an dem Gehäuse (28) abgestützten Feder (38) gegen die Steuerkontur (26) der weiteren Schaltschiene (18) vorgespannt ist.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiarmige Hebel (24) zweiteilig ausgeführt und um eine Achse (36) schwenkbar an der Mitnehmerschiene (32) gelagert ist und dass eine eine innere Kraft bildende Blattfeder (40) den zweiarmigen Hebel (24) gegen innere Anschläge in der den Schaltstift (34) regulär betätigenden Konfiguration hält.