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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Stufengetriebe, das eine Mehrzahl von Vorwärtsgangstufen aufweist, die in einem H-Gassenschema angeordnet sind, das eine Mehrzahl von Schaltgassen und wenigstens eine diese verbindende Wählgasse aufweist.
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Derartige Schaltungsanordnungen sind insbesondere in Verbindung mit Handschaltgetrieben allgemein bekannt.
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Handschaltgetriebe sind in der Regel als Stufengetriebe in Vorgelegebauweise realisiert. Dabei sind den Gangstufen jeweils Radsätze zugeordnet, die wenigstens ein Losrad aufweisen. Das Losrad ist mittels einer zugeordneten Schaltkupplung mit der jeweiligen Welle verbindbar, um eine Gangstufe einzulegen, oder hiervon lösbar, um eine Gangstufe auszulegen. Die Schaltkupplungen sind dabei in der Regel in Schaltkupplungspakete integriert. Typischerweise sind dabei die Schaltkupplungen von benachbarten Gangstufen zu einem Schaltkupplungspaket zusammengefasst. Beispielsweise kann ein Schaltkupplungspaket die erste und die zweite Gangstufe bedienen. Das Schaltkupplungspaket wird dabei in der Regel mittels eines einzelnen Schaltgliedes wie einer Schaltgabel betätigt. Der maximale Weg der Schaltgabel entspricht dabei dem Weg des Handschalthebels von der Gangstufe 1 in die Gangstufe 2 entlang einer Schaltgasse. Ein Bewegen des Schalthebels in der Wählgasse führt zur Anwahl unterschiedlicher Schaltgabeln und damit unterschiedler Schaltkupplungspakete bzw. Schaltkupplungen.
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Die Schaltkupplungen können dabei jeweils als Synchron-Schaltkupplung realisiert sein. Diese weisen häufig Sperrringe auf, die ein Einlegen einer Gangstufe verhindern, solange eine Differenzdrehzahl zwischen Losrad und zugeordneter Welle nicht hinreichend abgebaut ist.
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Um das Einlegen eines Rückwärtsganges während der Vorwärtsfahrt zu verhindern, ist es bekannt, den Rückwärtsgang durch eine Schlag- oder Tauchsperre abzusichern. Beispielsweise bei einer Tauchsperre muss der Ganghebel zunächst niedergedrückt werden, um den Ganghebel in die Schaltgasse bewegen zu können, die dem Rückwärtsgang zugeordnet ist.
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Aus dem Dokument
DE 10 2007 038 605 A1 ist eine Schaltungsanordnung für ein Handschaltgetriebe von Nutzfahrzeugen bekannt, bei der eine elektromechanische Sperreinrichtung vorgesehen ist, die eine Schaltung des Rückwärtsganges und/oder eines Kriechganges bei einer unzulässigen Fahrzeuggeschwindigkeit verhindert. Eine derartige Sperreinrichtung ist jedoch vergleichsweise aufwändig hinsichtlich Bauraum und hinsichtlich der softwaretechnischen Absicherung.
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Eine weitere Schaltvorrichtung ist aus dem Dokument
DE 10 2009 007 814 A1 bekannt. Bei dieser Schaltvorrichtung ist eine ein Reib- bzw. Bremselement aufweisende Widerstandsvorrichtung bekannt, die zwischen einer Schaltgasse für die Vorwärtsgangstufen 5 und 6 und einer Schaltgasse für die Vorwärtsgangstufe 7 wirksam ist. Hierdurch soll gewährleistet werden, dass nicht unabsichtlich der Wählhebel über die benachbarte Gasse hinaus zurückbewegt wird. Insbesondere soll so vermieden werden, dass aus einer Rückschaltung von einer Vorwärtsgangstufe 7 in die Vorwärtsgangstufe 6 versehentlich eine Rückschaltung in die vierte Vorwärtsgangstufe erfolgt, was zu einem Überdrehen des Antriebsmotors führen könnte.
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Aus dem Dokument
DE 10 2009 024 099 A1 ist eine Schaltvorrichtung für ein mehrstufiges Handschaltgetriebe bekannt, bei der zwischen einer Schaltgasse für die Vorwärtsgangstufen 5 und 6 und einer Schaltgasse für eine Vorwärtsgangstufe 7 eine in die Wählgasse ragende Rampe angeordnet ist, die ein Verschalten beim Wechsel von einer Gasse in eine andere Gasse verhindern soll.
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Aus einem Vortrag auf der Getriebetagung des
VDI im Juni 2008 mit dem Titel "Das erste 7-Gang PKW-Handschaltgetriebe der Welt" von J. Patzner, Michael Drabek, Uwe Beer und Martin Kuhn ist ein 7-Gang Handschaltgetriebe vorgestellt worden, bei dem mittels eines komplexen Schaltungssystems das Layout eines Doppelkupplungsgetriebes in ein konventionelles H-Schema umgesetzt werden kann. Das Schaltungssystem beinhaltet eine Schaltwelle, die zum Schalten verdreht und zum Wählen in Längsrichtung versetzt wird. An einem Ende der Schaltwelle ist dabei eine Sperreinrichtung ausgebildet, die das Einlegen der 7. Vorwärtsgangstufe in einer Sperrposition mechanisch sperrt, wobei die Sperreinrichtung durch Einlegen der 5. oder der 6. Vorwärtsgangstufe entsperrt werden kann. Hierzu ist vorgesehen, dass ein Sperrring axial der Schaltwelle zugewandte Nasen aufweist, die eine axiale Bewegung der Schaltwelle in Richtung der Schaltgasse für die 7. Vorwärtsgangstufe verhindern. Erst wenn die 5. oder die 6. Vorwärtsgangstufe eingelegt werden, wird die Schaltwelle so verdreht, dass diese Vorsprünge des Sperrringes in entsprechende Axialausschnitte der Schaltwelle eingreifen, so dass eine Bewegung der Schaltwelle in der Folge auch in Richtung der Vorwärtsgangstufe 7 möglich ist. Die Sperreinrichtung ist vergleichsweise komplex aufgebaut mit einem Sperrring, einer Torsionsfeder sowie einem Abschlussdeckel und einer Lagerhülse.
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Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik verbleibt ein Bedarf nach einer Schaltungsanordnung, die eine erhöhte Sicherheit für den Fahrer im Fahrbetrieb ermöglicht und einfach aufgebaut ist.
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Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Schaltungsanordnung dadurch gelöst, dass eine Sperreinrichtung vorgesehen ist, die das Einlegen einer bestimmten Vorwärtsgangstufe in einer Sperrposition mechanisch sperrt, wobei die Sperreinrichtung so ausgebildet ist, dass die Sperreinrichtung zumindest durch das Einlegen einer Entsperr-Vorwärtsgangstufe in eine Freigabeposition entsperrt wird, wobei die Sperreinrichtung eine Kulisseneinrichtung, an der die Schaltgassen und die Wählgasse ausgebildet sind, und einen Kulissenstift aufweist, der bei Schalt- und Wählbewegungen relativ zu der Kulisseneinrichtung bewegt wird, und wobei an der Kulisseneinrichtung ein zwischen der Sperrposition und der Freigabeposition bewegliches Sperrglied gelagert ist, das den Eintritt des Kulissenstiftes in die Schaltgasse und/oder in den Schaltgassenabschnitt der bestimmten Vorwärtsgangstufe in der Sperrposition mechanisch blockiert und in der Freigabeposition freigibt.
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Die Forderung nach verbrauchsärmeren Kraftfahrzeugen führt auf dem Gebiet der Getriebetechnik zu der Forderung nach einer großen Spreizung. Dies wiederum bedingt häufig eine hohe Anzahl von Gangstufen. Während bei manuellen Schaltgetrieben bis vor einigen Jahren maximal sechs Vorwärtsgangstufen realisiert wurden, besteht in jüngster Zeit der Wunsch nach mehr als sechs Vorwärtsgangstufen. Bei sechs Vorwärtsgangstufen führt das H-Gassenschema zu drei parallelen Schaltgassen für die Vorwärtsgangstufen. Dies wiederum führt dazu, dass die äußeren Schaltgassen auf einfache Weise gegen einen Anschlag anwählbar sind. Um ein unbeabsichtigtes Einlegen der fünften Gangstufe bei einem Schaltwunsch unter Zug von der zweiten in die dritte Gangstufe weitestmöglich zu verhindern, ist das Bewegen von der mittleren Schaltgasse in die Schaltgasse für die Vorwärtsgangstufen 5 und 6 häufig mit einem gewissen Widerstandsmoment verbunden.
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Bei einer größeren Anzahl von Vorwärtsgangstufen ergeben sich wenigstens vier Schaltgassen. Ferner können versehentliche Dreifach-Schaltungen (beispielsweise von 4 nach 7) zu einem deutlich stärkeren Abfall der zur Verfügung stehenden Leistung führen als dies bei Sechsganggetrieben der Fall war.
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Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist es nun möglich, das Einlegen einer bestimmten Vorwärtsgangstufe nicht nur durch ein größeres Widerstandsmoment zu hemmen, sondern mittels einer Sperreinrichtung mechanisch zu verhindern. Hierdurch können insbesondere versehentliche Mehrfachhochschaltungen unter Zug vermieden werden, die zu einem derartig starken Leistungsabfall führen könnten. Insbesondere bei Überholmanövern könnte ein solcher Leistungsabfall zu einer Gefahrensituation führen.
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Die bestimmte Vorwärtsgangstufe ist vorzugsweise eine höhere Gangstufe, insbesondere die höchste Gangstufe des Stufengetriebes. Die Entsperr-Vorwärtsgangstufe ist vorzugsweise eine niedrigere Gangstufe als die bestimmte Vorwärtsgangstufe.
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Beispielsweise kann es sich bei der bestimmten Vorwärtsgangstufe um die Vorwärtsgangstufe 7 handeln. In diesem Fall ist es besonders bevorzugt, wenn die Entsperr-Vorwärtsgangstufe die sechste Gangstufe ist. In diesem Fall wird dafür gesorgt, dass das Einlegen der Vorwärtsgangstufe 7 erst dann möglich ist, wenn zuvor die sechste Vorwärtsgangstufe eingelegt worden ist, was in der Regel einem Wunsch des Fahrers entspricht.
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Generell ist es möglich, die Sperreinrichtung auch noch durch weitere Entsperr-Vorwärtsgangstufen zu entsperren. Beispielsweise können Vorkehrungen dafür getroffen werden, dass die bestimmte Vorwärtsgangstufe (zum Beispiel Gangstufe 7) sowohl durch Einlegen der zweithöchsten Vorwärtsgangstufe (zum Beispiel Gangstufe 6) als auch alternativ durch Einlegen der zweithöchsten Gangstufe (zum Beispiel Gangstufe 5) entsperrt bzw. freigegeben wird.
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Umgekehrt kann die bestimmte Vorwärtsgangstufe auch eine niedrigere Gangstufe sein, bei der die Sperreinrichtung dazu dient, das Einlegen dieser bestimmten Vorwärtsgangstufe zu verhindern, wenn aus einem höheren Gang durch eine Mehrfachrückschaltung zurückgeschaltet werden soll. Denn dies kann ggf. zu einem Überdrehen des Antriebsmotors führen.
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Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann folglich die Sicherheit eines Kraftfahrzeuges erhöht werden, das ein Stufengetriebe mit einer solchen Schaltungsanordnung aufweist.
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Durch eine erfindungsgemäße Kulisseneinrichtung ist eine definierte Anwahl von Schaltkupplungspaketen möglich.
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Obgleich die Kulisseneinrichtung und der Kulissenstift generell im Bereich des Schalthebels angeordnet sein können, ist es bevorzugt, wenn die Kulisseneinrichtung und der Kulissenstift im Inneren des Getriebegehäuses angeordnet sind, insbesondere in direkter räumlicher Zuordnung zu den Schaltungseinrichtungen, wie Schaltwellen, Schaltstangen oder dergleichen.
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Erfindungsgemäß kann die Funktion der Sperreinrichtung in direkter Zuordnung zu der Kulisseneinrichtung erfolgen. Die Anzahl der notwendigen Bauteile zum Realisieren der Sperreinrichtung kann hierdurch reduziert werden. Demzufolge kann die Schaltungsanordnung kostengünstig hergestellt werden.
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Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die bestimmte Vorwärtsgangstufe und die Entsperr-Vorwärtsgangstufe in jeweiligen Schaltgassenabschnitten angeordnet, die auf gegenüberliegenden Seiten der Wählgasse angeordnet sind.
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Besonders bevorzugt ist es bei dieser Ausführungsform, wenn die Vorwärtsgangstufen 1, 3, 5 in Schaltgassenabschnitten auf der einen Seite der Wählgasse und die Gangstufen 2, 4, 6 in Schaltgassenabschnitten auf der gegenüberliegenden Seite der Wählgasse angeordnet sind. Der Schaltgassenabschnitt für die Vorwärtsgangstufe 7 ist in diesem Fall vorzugsweise auf der gleichen Seite wie die Schaltgassenabschnitte für die Vorwärtsgangstufen 1, 3, 5 angeordnet. Bei einem Stufengetriebe mit noch mehr Vorwärtsgangstufen kann beispielsweise ein Schaltgassenabschnitt für die Vorwärtsgangstufe 8 in der gleichen Schaltgasse wie die Vorwärtsgangstufe 7 liegen.
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Bei einem derartigen H-Gassenschema erfolgt ein Wechsel der Schaltgassen bei einer Schaltung von 4 nach 5. Um hierbei zu verhindern, dass bei einer Zughochschaltung statt der Vorwärtsgangstufe 5 die Vorwärtsgangstufe 7 einlegt wird, kann die erfindungsgemäße Sperreinrichtung dienen.
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Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn die Sperreinrichtung so ausgebildet ist, dass sie durch Einlegen einer Sperr-Vorwärtsgangstufe in die Sperrposition versetzt wird.
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Dies kann insbesondere die dritthöchste Vorwärtsgangstufe sein oder jene Gangstufe, die um wenigstens zwei Gangstufen niedriger liegt als die höchste Gangstufe und die in einem Schaltgassenabschnitt auf der der Wählgasse gegenüberliegenden Seite (im Vergleich zur höchsten Vorwärtsgangstufe) angeordnet ist.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist dabei die Stellung der Sperreinrichtung beim Schalten in den unteren Gangstufen ohne Bedeutung. Dann, wenn die Sperr-Vorwärtsgangstufe eingelegt wird (zum Beispiel Gangstufe 4), wird die Sperreinrichtung in die Sperrposition versetzt, so dass ein Einlegen der bestimmten Vorwärtsgangstufe mechanisch verhindert wird. Erst durch Einlegen einer Vorwärtsgangstufe, die zwischen der Sperr-Vorwärtsgangstufe und der bestimmten Vorwärtsgangstufe liegt (zum Beispiel Vorwärtsgangstufe 5 oder Vorwärtsgangstufe 6) wird die Sperreinrichtung wieder in die Freigabeposition zurückbewegt.
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Ferner ist es von besonderem Vorteil, wenn das Sperrglied einen Sperrbügel aufweist, der an einem Bügelende um eine Schwenkachse verschwenkbar an der Kulisseneinrichtung gelagert ist, und der im Bereich des anderen Bügelendes einen Sperrabschnitt aufweist, der den Eintritt des Kulissenstiftes in die Schaltgasse der bestimmten Vorwärtsgangstufe in der Sperrposition blockiert.
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Durch die Bügelform kann dabei erreicht werden, dass der Sperrbügel in der Sperrposition selbsthemmend ausgebildet werden kann.
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Dabei ist es ferner von Vorzug, wenn der Sperrabschnitt senkrecht zu einer die Schwenkachse mit dem Sperrabschnitt verbindenden Verbindungsachse ausgerichtet ist (die virtuell zwischen den Bügelenden verläuft), wobei die Verbindungsachse in der Sperrposition mit einer Einführachse des Kulissenstiftes in die Schaltgasse der bestimmten Vorwärtsgangstufe zusammenfällt. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass ein Andrücken des Sperrabschnittes über den Kulissenstift dazu führt, dass die auf das zweite Bügelende eingeleitete Kraft in die Schwenkachse eingeleitet wird, so dass der Sperrbügel von dem Kulissenstift nicht weggedrückt werden kann.
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Wenn das zweite Bügelende hingegen in der Freigabeposition ist, ist die Verbindungsachse vorzugsweise unter einem Winkel zu der Einführachse angeordnet, der größer ist als 0°. Hierdurch kann das Sperrglied von dem Kulissenstift weggedrückt werden, so dass ein Einführen des Kulissenstiftes in den Schaltgassenabschnitt möglich ist, der der bestimmten Vorwärtsgangstufe zugeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Sperrglied mittels einer bistabilen Federeinrichtung entweder in der Sperrposition oder in der Freigabeposition gehalten.
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Hierdurch können undefinierte Lagen des Sperrgliedes verhindert werden. Ferner kann hierdurch ggf. eine Geräuschentwicklung durch Vibrationen des Sperrgliedes in Bezug auf die Kulisseneinrichtung verhindert werden.
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Generell ist es denkbar, dass die Kulisseneinrichtung an einer Schaltwelle festgelegt ist, wobei der Kulissenstift gehäusefest angeordnet ist.
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Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn der Kulissenstift an einer Schaltwelle festgelegt ist, wobei die Kulisseneinrichtung an einem Gehäuseabschnitt eines Gehäuses der Schaltungsanordnung festgelegt ist.
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Das Gehäuse der Schaltungsanordnung kann beispielsweise ein Gehäuse des Stufengetriebes sein.
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Bei dieser Variante kann die Schaltwelle vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden.
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Die Schaltwelle ist dabei vorzugsweise so gelagert, dass sie zum Durchführen von Schaltbewegungen verdreht wird und zum Durchführen von Wählbewegungen in Längsrichtung versetzt wird.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn der Gehäuseabschnitt einen Hohlzylinderabschnitt aufweist, innerhalb dessen die Schaltwelle verläuft.
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Bei dieser Ausführungsform kann die Kulisseneinrichtung baulich einfach und mit geringem Bauraum integriert werden.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Kulisseneinrichtung und/oder ein daran gelagertes Sperrglied als ebenes Blechteil ausgebildet ist.
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Hierdurch können die Herstellungskosten und die Toleranzvorgaben deutlich reduziert werden, obgleich es auch denkbar ist, dass die Kulisseneinrichtung durch einen Umfangsabschnitt eines Hohlzylinderabschnittes gebildet ist.
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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.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Antriebsstranges mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
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2 eine schematische Darstellung einer Sperreinrichtung für eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
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3 die Sperreinrichtung der 2 bei einem Schaltvorgang von einer dritten in eine vierte Vorwärtsgangstufe;
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4 die Sperreinrichtung der 2 bei dem gesperrten Versuch einer Schaltung von Vorwärtsgangstufe 4 in Vorwärtsgangstufe 7;
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5 die Sperreinrichtung der 2 bei einer Schaltung von Vorwärtsgangstufe 5 nach Vorwärtsgangstufe 6;
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6 eine schematische Querschnittsansicht durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sperreinrichtung;
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7 eine der 6 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Sperreinrichtung für eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung; und
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8 eine schematische Detailansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
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In 1 ist ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Der Antriebsstrang 10 weist einen Antriebsmotor 12 auf, der beispielsweise als Verbrennungsmotor ausgebildet sein kann. Ferner beinhaltet der Antriebsstrang 10 eine Anfahrkupplung 14, deren Eingangsglied mit dem Ausgang des Antriebsmotors 12 verbunden ist. Ein Ausgangsglied der Anfahrkupplung 14 ist mit einem Stufengetriebe 16 verbunden, mittels dessen eine Mehrzahl von Vorwärtsgangstufen (vorliegend wenigstens sieben Vorwärtsgangstufen) und wenigstens eine Rückwärtsgangstufe einrichtbar sind. Ein Ausgang des Stufengetriebes 16 ist mit einem Differenzial 18 verbunden, mittels dessen Antriebsleistung auf angetriebene Räder 20L, 20R des Kraftfahrzeuges verteilbar ist.
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Das Stufengetriebe 16 weist eine Eingangswelle 22 auf, die mit dem Ausgangsglied der Anfahrkupplung 14 verbunden ist, eine hierzu parallel versetzt angeordnete Vorgelegewelle 24 sowie eine Ausgangswelle 26, die vorliegend koaxial zu der Eingangswelle 22 angeordnet ist. Die Eingangswelle 22 ist über einen Konstantenradsatz 28 mit der Vorgelegewelle 24 verbunden. Die Vorgelegewelle 24 ist über eine Mehrzahl von Gangradsätzen mit der Ausgangswelle 26 verbunden, von denen einer in 1 schematisch bei 30 beispielhaft dargestellt ist. Der Gangradsatz 30 weist ein Losrad 32 auf, das drehbar an der Vorgelegewelle 24 gelagert ist.
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Der oben beschriebene Aufbau des Stufengetriebes 16 eignet sich insbesondere für den Einbau in Längsbauweise in einem Kraftfahrzeug. Das Stufengetriebe 16 kann alternativ jedoch auch für den Quereinbau eingerichtet werden.
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Das Stufengetriebe 16 weist eine Schaltungsanordnung 33 zum Ein- und Auslegen der Gangstufen des Stufengetriebes 16 auf. In 1 ist schematisch eine Schaltkupplung 34 gezeigt, mittels der das Losrad 32 des Gangradsatzes 30 mit der Vorgelegewelle 24 verbindbar bzw. hiervon lösbar ist. Die Schaltkupplung 24 wird mittels eines Schaltgliedes 36a betätigt, bei dem es sich beispielsweise um eine Schaltgabel handeln kann.
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Die Schaltungsanordnung 33 weist weitere Schaltkupplungen auf, die vorzugsweise zu Schaltkupplungspaketen zusammengefasst sind. Ferner beinhaltet die Schaltungsanordnung 33 weitere Schaltglieder 36b, 36c, 36d. Die Schaltglieder 36 sind jeweils mit einer zugeordneten Schaltschiene 38 verbunden, wobei die Schaltschienen 38a–38d in einer Richtung parallel zu den Wellen des Stufengetriebes 16 verschieblich gelagert sind.
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Die Schaltungsanordnung 33 weist ferner eine Schaltwelle 42 auf, die quer zu der Längsachse des Stufengetriebes 16 ausgerichtet ist, und zwar entlang einer Schaltwellenachse 43. Die Schaltwelle 42 weist einen Schaltfinger 44 auf. Die Schaltwelle 42 wird zum Durchführen von Schaltbewegungen verdreht, wie es durch einen Pfeil bei SR dargestellt ist. Zum Wählen wird die Schaltwelle 42 entlang der Schaltwellenachse 43 verschoben, wie es in 1 bei WR gezeigt ist.
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Je nach Wählstellung greift der Schaltfinger 44 in eine nicht näher bezeichnete Vertiefung der angewählten Schaltschiene (hier 38b). Durch Verdrehen der Schaltwelle 42 wird die Schaltschiene 38b in Richtung parallel zu der Vorgelegewelle 24 versetzt, um auf diese Weise eine Schaltkupplung zu schließen oder zu öffnen.
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Die Schaltwelle 42 ist über eine schematisch angedeutete mechanische Verbindung 48 mit einem Schalthebel 46 verbunden, der beispielsweise im Fahrzeuginnenraum angeordnet ist. Das Stufengetriebe 16 lässt sich mittels des Schalthebels 46 von Hand schalten.
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Generell ist es jedoch auch denkbar, die Schaltwelle 42 mit einem Aktuator zu verbinden, um die Gangstufen des Stufengetriebes 16 automatisiert ein- und auszulegen.
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Die Schaltungsanordnung 33 ist vorzugsweise innerhalb eines Gehäuses des Stufengetriebes 16 aufgenommen. Die mechanische Verbindung 48 kann beispielsweise über ein Gestänge oder eine Bowden-Verbindung realisiert werden.
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Die Schaltungsanordnung 33 weist eine Sperreinrichtung 50 auf, die in Zuordnung zu der Schaltwelle 42 angeordnet ist. Ein Teil der Sperreinrichtung 50 ist dabei an einem Gehäuseabschnitt 52 des Gehäuses festgelegt.
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Die Sperreinrichtung ist dazu ausgebildet, das Einlegen einer bestimmten Vorwärtsgangstufe in einer Sperrposition mechanisch zu sperren, und ist ferner dazu ausgebildet, dass die Sperreinrichtung zumindest durch das Einlegen einer Entsperr-Vorwärtsgangstufe in eine Freigabeposition entsperrt wird.
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Die bestimmte Vorwärtsgangstufe kann beispielsweise die Vorwärtsgangstufe 7 sein. Die Entsperr-Vorwärtsgangstufe kann beispielsweise die Vorwärtsgangstufe 6 sein und/oder die Vorwärtsgangstufe 5.
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In 2 bis 5 ist eine Ausführungsform einer Sperreinrichtung 50' gezeigt, die mit der Schaltungsanordnung 33 der 1 verwendbar ist.
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Die Sperreinrichtung 50' weist gemäß 2 eine Kulisseneinrichtung 54 bzw. ein Kulissenbauteil auf, die ein H-Gassenschema 56 definiert. Die Kulisseneinrichtung 54 ist entlang der Schaltwellenachse 43 ausgerichtet und definiert eine Wählgasse, die parallel zu der Schaltwelle 43 ausgerichtet ist und die eine Mehrzahl von senkrecht hierzu angeordneten Schaltgassen miteinander verbindet.
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Genauer gesagt weist das H-Gassenschema 56 eine erste Schaltgasse für die Schaltstufen 1 und 2, eine zweite Schaltgasse für die Gangstufen 3, 4, eine dritte Schaltgasse für die Gangstufe 5, 6 und eine vierte Schaltgasse für die Vorwärtsgangstufe 7 auf. Die Vorwärtsgangstufen 1, 3, 5, 7 sind dabei in Schaltgassenabschnitten auf einer Seite der Wählgasse angeordnet. Die Vorwärtsgangstufen 2, 4, 6 sind in Schaltgassenabschnitte auf der gegenüberliegenden Seite der Wählgasse angeordnet.
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Das H-Gassenschema 56 ist dabei spiegelverkehrt zu jenem Schema, wie es sich für einen Fahrer bei Betätigung des Schalthebels 46 darstellt.
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Die Kulisseneinrichtung 54 ist, wie es in 2 schematisch angedeutet ist, mit dem Gehäuseabschnitt 52 verbunden. Ferner ist in 2 gezeigt, dass an der Schaltwelle 42' ein Kulissenstift 58 festgelegt ist. Der Kulissenstift 58 greift dabei in das H-Gassenschema 56. Wählbewegungen führen zu einer Relativbewegung zwischen der Kulisseneinrichtung 54 und dem Kulissenstift 58 in einer Richtung parallel zu der Schaltwellenachse 43. Schaltbewegungen führen zu einer Relativbewegung senkrecht hierzu. Wenn beispielsweise die Vorwärtsgangstufe 3 eingerichtet ist, liegt der Kulissenstift 58 in dem der Gangstufe 3 zugeordneten Schaltgassenabschnitt.
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Die Sperreinrichtung 50 weist ferner ein Sperrglied auf, das vorliegend als Sperrbügel 60 ausgebildet ist. Der Sperrbügel 60 weist ein erstes Bügelende 62 auf, das um eine Schwenkachse 64 verschwenkbar an der Kulisseneinrichtung 54 gelagert ist. Die Schwenkachse 64 verläuft dabei windschief zu der Schaltwellenachse 43 und ist senkrecht zu einer Grundebene der Kulisseneinrichtung 54 ausgerichtet. Die Schwenkachse 64 ist auf der Seite der Schaltgassenabschnitte für die Gangstufen 2, 4, 6 angeordnet, und zwar etwa im Bereich zwischen den Enden der Schaltgassenabschnitte für die Gangstufen 4, 6.
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Das erste Bügelende 62 ist dabei nach der Art eines zweiseitigen Hebels ausgebildet, wobei ein Abschnitt des ersten Bügelendes 62 sich in einer Richtung von der Schwenkachse 64 in Richtung hin zu den höheren Gangstufen erstreckt, und ein anderer Abschnitt in Richtung hin zu den niedrigeren Gangstufen. Der Abschnitt, der von der Schwenkachse 64 hin zu den niedrigeren Gangstufen weist, geht in einen Quersteg 66 über, der in der in 2 gezeigten Freigabeposition etwa parallel zu der Schaltgasse für die Vorwärtsgangstufen 1, 2 verläuft und in der Draufsicht außerhalb des H-Gassenschemas 56 angeordnet ist. Am Ende des Quersteges 66 ist ein Längssteg 68 ausgebildet, an dessen freiem Ende ein zweites Bügelende 70 ausgebildet ist, das unter einem Winkel im Bereich zwischen 45 und 85° in Bezug auf die Schaltwellenachse 43 ausgerichtet ist (in der Freigabeposition F, die in 2 gezeigt ist).
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An der zu der Schwenkachse 64 weisenden Seite des zweiten Bügelendes 70 ist ein Sperrabschnitt 72 ausgebildet, der in der Freigabeposition F der 2 in der Draufsicht außerhalb des H-Gassenschemas 56 angeordnet ist.
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Das zweite Bügelende 70 übergreift in der Freigabeposition F einen Teil der Schaltgasse für die Vorwärtsgangstufe 7, jedoch derart, dass der Sperrbügel 60 von dem in die Schaltgasse eintretenden Kulissenstift 58 weggedrückt werden kann.
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An dem zum Quersteg 66 weisenden Teil des ersten Bügelendes 62 ist ein erster Betätigungsnocken 74 ausgebildet, der in der Freigabeposition einen Teil des Schaltgassenabschnittes für die Vorwärtsgangstufe 4 überragt. Das gegenüberliegende Ende des ersten Bügelendes 62 liegt in der Freigabeposition F in der in 2 gezeigten Projektionsebene außerhalb des Schaltgassenabschnittes für die Vorwärtsgangstufe 6.
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In 3 ist die Sperreinrichtung der 2 in einem Zustand nach einem Schaltvorgang von der Gangstufe 3 in die Gangstufe 4 gezeigt. Hierbei ist der Kulissenstift 58 in den Schaltgassenabschnitt für die Vorwärtsgangstufe 4 eingedrungen und hat hierbei den Sperrbügel 60 verschwenkt, indem der Kulissenstift 58 den ersten Betätigungsnocken 74 aus dem Schaltgassenabschnitt verdrängt hat. Hierdurch ist der Sperrbügel 60 in Uhrzeigerrichtung verdreht worden. Dies führt dazu, dass das freie Ende des ersten Bügelendes 62 nunmehr in der axialen Projektion in dem Schaltgassenabschnitt für die Vorwärtsgangstufe 6 liegt (bei 76 gezeigt). Ferner befindet sich der Sperrabschnitt 72 des zweiten Bügelendes 70 nunmehr im Eingangsbereich des Schaltgassenabschnittes für die Vorwärtsgangstufe 7.
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Ferner überragt ein Teil des zweiten Bügelendes 70 den Schaltgassenabschnitt für die Vorwärtsgangstufe 5.
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Diese Position des Sperrbügels 60 wird auch als Sperrposition S bezeichnet. Diese Sperrposition S ist in 4 im Detail dargestellt. Falls ein Fahrer beispielsweise bei einer Zughochschaltung aus der Gangstufe 4 in den Schaltgassenabschnitt für die Vorwärtsgangstufe 5 wählen möchte, dabei jedoch versehentlich den Schalthebel so bewegt, dass der Positionierstift 58 in den Schaltgassenabschnitt für die Vorwärtsgangstufe 7 eindringen würde, wird diese Bewegung durch den Sperrabschnitt 72 blockiert.
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Der Sperrabschnitt 72 ist, wie es in 4 gezeigt ist, senkrecht zu einer virtuellen Verbindungsachse 80 zwischen dem Sperrabschnitt 72 und der Schwenkachse 64 ausgerichtet. In der Sperrposition S des Sperrbügels 60 fällt die Verbindungsachse 80 mit der Einführrichtung bzw. Einführachse des Kulissenstiftes 58 in die Schaltgasse für die Vorwärtsgangstufe 7 zusammen. Folglich wird ein Einführen des Kulissenstiftes 58 in die Schaltgasse der Vorwärtsgangstufe 7 gesperrt, da der Kraftangriffspunkt senkrecht zur Schwenkachse 54 liegt. Durch die schräge Ausrichtung des zweiten Bügelendes 70 wird der Kulissenstift 58 vielmehr in Richtung hin zum Schaltgassenabschnitt für die Vorwärtsgangstufe 5 abgewiesen, so dass die von dem Fahrer im Grunde gewünschte Vorwärtsgangstufe 5 tatsächlich eingelegt wird.
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Ein Hochschalten von der Vorwärtsgangstufe 4 in die Vorwärtsgangstufe 7 wird hierdurch verhindert, was zu einem Leistungsabfall bei einem Beschleunigungsvorgang führen kann, was wiederum zu einer Gefahrensituation führen könnte.
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Durch das Einführen des Kulissenstiftes 58 in den Schaltgassenabschnitt für die Vorwärtsgangstufe 5 wird der Sperrbügel entgegen der Uhrzeigerrichtung zumindest teilweise zurückgedreht, so dass es anschließend möglich ist, aus der Vorwärtsgangstufe 5 direkt in die Vorwärtsgangstufe 7 zu schalten.
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Der Fahrer kann jedoch auch aus der Vorwärtsgangstufe 4 (siehe 3) in die Vorwärtsgangstufe 6 schalten. Hierbei drückt der Kulissenstift 58 auf den Betätigungsabschnitt 76 des ersten Bügelendes 62 und verschwenkt den Sperrbügel 60 zurück in die Freigabeposition F, wie es in 5 dargestellt ist. Dies kann natürlich auch erfolgen oder unterstützt werden, indem ein Schaltvorgang von der Vorwärtsgangstufe 5 in die Vorwärtsgangstufe 6 erfolgt.
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In 5 erkennt man, dass beim Einführen des Kulissenstiftes 58 in die Schaltgasse der Vorwärtsgangstufe 7 das zweite Bügelende 70 unter einem Winkel 82 größer 0° in Bezug auf die Einführrichtung bzw. Einführachse ausgerichtet ist, derart, dass es möglich ist, den Sperrbügel 60 beim Einführen in den Schaltgassenabschnitt für die Vorwärtsgangstufe 7 wegzudrücken (im Uhrzeigersinn zu verschwenken).
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6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Sperreinrichtung 50'', und zwar in einer Querschnittsansicht. 6 zeigt dabei, dass um die Schaltwelle 42 ein Hohlzylinderabschnitt 86 herum angeordnet ist, der den Gehäuseabschnitt 52'' bilden kann, also mit dem Gehäuse starr verbunden sein kann. Die Kulisseneinrichtung 54 kann dabei direkt in dem Hohlzylinderabschnitt 86 ausgebildet sein, wie es in 6 schematisch angedeutet ist. Das H-Gassenschema 56 kann folglich durch eine Öffnung in dem Hohlzylinderabschnitt 86 gebildet sein, die von dem Kulissenstift 58 radial durchsetzt wird. Der Sperrbügel 60 kann dabei radial innerhalb oder radial außerhalb des Hohlzylinderabschnittes 86 an diesem verschwenkbar gelagert sein, wie es bei 64 gezeigt ist.
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7 zeigt eine der 6 entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Sperreinrichtung 50''', bei der der Hohlzylinderabschnitt 86''' mit einer Kulisseneinrichtung 54''' verbunden ist, die als ebenes Blechteil an dem Hohlzylinderabschnitt 86''' angesetzt ist. Das Sperrglied in Form eines Sperrbügels 60''' kann ebenfalls als ebenes Blechteil ausgebildet sein, das radial innerhalb oder radial außerhalb der Kulisseneinrichtung 54''' verschwenkbar an dieser gelagert ist, wie es bei 64''' angedeutet ist.
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8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Sperreinrichtung 50 IV, wobei ein Bügelelement 60 in einer Schaltstellung 60S und in einer Freigabestellung 60F dargestellt ist. 8 zeigt dabei ferner eine bistabile Federeinrichtung 90, mittels der der Sperrbügel 60 sowohl in der Sperrposition S als auch in der Freigabeposition F federnd gehalten sein kann, beispielsweise mittels einer Zugfeder, wie sie in 8 dargestellt ist, die seitlich versetzt gegenüber der Schwenkachse 64 an dem Sperrbügel 60 angreift.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007038605 A1 [0006]
- DE 102009007814 A1 [0007]
- DE 102009024099 A1 [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- VDI im Juni 2008 mit dem Titel ”Das erste 7-Gang PKW-Handschaltgetriebe der Welt” von J. Patzner, Michael Drabek, Uwe Beer und Martin Kuhn [0009]
