DE102012214084A1

DE102012214084A1 - Schaltvorrichtung eines Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes

Info

Publication number: DE102012214084A1
Application number: DE201210214084
Authority: DE
Inventors: Daniel Böttcher; Matthias Retsch
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2014-02-13

Abstract

Eine Schaltvorrichtung eines Schaltgetriebes weist eine Wählsperre (6) auf, die formschlüssig wirksam ist und zur betriebsabhängigen Verhinderung der Drehung einer Schaltwelle (1) um ihre Längsachse (2) in eine äußere Schaltgasse (84) dient. Die Wählsperre umfasst einen Sperrhebel (8), ein Sperrelement (9) und ein Verriegelungselement (10), wobei der Sperrhebel mit weitgehend radialer Ausrichtung starr an der Schaltwelle befestigt ist und am freien Ende (11) eine umfangsseitige Anschlagfläche (12) sowie eine axialseitige Anschlagfläche (13) aufweist, wobei das Sperrelement entlang einer achsparallel zu der Schaltwelle ausgerichteten Achse (14) gegen die Rückstellkraft eines ersten Federelementes (15) von einer Sperrposition (16), in der eine Drehung der Schaltwelle in die äußere Schaltgasse formschlüssig gesperrt ist, in eine Entsperrposition (17), in der die Sperrung der äußeren Schaltgasse aufgehoben ist, verschiebbar ist und im Schwenkbereich des freien Endes des Sperrhebels mit einer umfangsseitigen Sperrfläche (19) sowie einer axialseitigen Mitnahmefläche (20) versehen ist, an welche die Anschlagflächen des Sperrhebels bei einer Drehung der Schaltwelle in die zur äußeren Schaltgasse benachbarte Schaltgasse (83) zur Anlage kommen, und wobei das Verriegelungselement im Verschiebungsbereich des Sperrelementes angeordnet sowie gegen die Rückstellkraft eines zweiten Federelementes (22) von einer Verriegelungsposition (23), in der das Sperrelement formschlüssig in seiner Entsperrposition verriegelt ist, in eine Entriegelungsposition (24), in der die Verriegelung des Sperrelementes aufgehoben ist, bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung eines Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes, das mindestens zwei achsparallele, selektiv über mehrere Gangradsätze unterschiedlicher Übersetzung miteinander in Triebverbindung bringbare Getriebewellen aufweist, mit einer Schaltwelle, die zur Übertragung von Wählvorgängen um ihre Längsachse drehbar und zur Übertragung von Schaltvorgängen axial verschiebbar gelagert in einem Getriebegehäuse angeordnet ist, und mit einer formschlüssig wirksamen Wählsperre zur betriebsabhängigen Verhinderung einer Drehung der Schaltwelle in eine äußere Schaltgasse.
Mehrstufige Schaltgetriebe von Kraftfahrzeugen sind mit Ausnahme von Planeten-Automatgetrieben und Doppelkupplungsgetrieben üblicherweise als einfache Vorgelegegetriebe mit zwei achsparallelen Getriebewellen ausgebildet, die selektiv über mehrere Gangradsätze unterschiedlicher Übersetzung miteinander in Triebverbindung bringbar sind. Die Gangradsätze weisen jeweils mindestens ein auf einer der beiden Getriebewellen drehfest angeordnetes Festrad und ein auf der anderen Getriebewelle drehbar gelagertes Losrad auf. Bei den Vorwärtsgängen steht das jeweilige Losrad unmittelbar mit dem zugeordneten Festrad in Verzahnungseingriff. Bei dem Rückwärtsgang steht das Losrad zur Drehrichtungsumkehr über ein Zwischenrad mit dem zugeordneten Festrad in Triebverbindung. Durch das Schließen einer zugeordneten Gangkupplung wird das Losrad des betreffenden Gangradsatzes drehfest mit der zugeordneten Getriebewelle verbunden und damit der betreffende Gang getriebeintern eingelegt. Durch das Öffnen der Gangkupplung wird die drehfeste Verbindung des Losrades mit der zugeordneten Getriebewelle wieder gelöst und damit der betreffende Gang getriebeintern ausgelegt. Üblicherweise sind die Gangkupplungen als sperrsynchronisierte oder unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet, die jeweils über eine drehfest und axial verschiebbar auf der betreffenden Getriebewelle angeordnete Schaltmuffe ein- und ausrückbar sind.
Zur Betätigung der Schaltmuffe und somit zum getriebeinternen Ein- und Auslegen eines Gangs ist zumeist eine Schaltstange vorgesehen, die achsparallel zu der betreffenden Getriebewelle angeordnet ist, axial verschiebbar gelagert ist, und über eine starr befestigte sowie in eine äußere Ringnut der Schaltmuffe eingreifende Schaltgabel formschlüssig mit der Schaltmuffe in Stellverbindung steht. Alternativ dazu kann die Schaltstange auch über einen formschlüssigen Eingriff mit einer Schaltschwinge in Stellverbindung stehen, die zwischen der Schaltstange und der Schaltmuffe angeordnet ist, um eine tangentiale Drehachse schwenkbar gelagert ist, und mit einem gabelförmigen Teil in die äußere Ringnut der Schaltmuffe eingreift. Zur Begrenzung des Bauraumbedarfs sind die Losräder von zwei benachbarten Gangradsätzen jeweils bevorzugt auf derselben Getriebewelle angeordnet, und die betreffenden zwei Gangkupplungen in einem Doppelschaltelement mit einer gemeinsamen Schaltmuffe zusammengefasst, so dass das Ein- und Auslegen der betreffenden zwei Gänge über eine Axialverschiebung einer einzigen Schaltstange in jeweils entgegengesetzter Richtung erfolgt.
Insbesondere bei manuell schaltbaren Kraftfahrzeug-Schaltgetrieben sind die Gangradsätze aufeinanderfolgender Gänge üblicherweise paarweise axial benachbart auf den Getriebewellen angeordnet, weisen paarweise die gleiche Zuordnung der Fest- und Losräder zu den Getriebewellen und ein gemeinsames Doppelschaltelement auf, so dass jeweils zwei aufeinanderfolgende Gänge mittels einer gemeinsamen Schaltstange ein- und auslegbar sind. Damit entspricht die Zuordnung der Gänge zu den Schaltstangen dem üblichen H- oder Mehrfach-H-Schaltschema mit mehreren Schaltgassen und einer die Schaltgassen verbindenden Wählgasse für einen Handschalthebel, über den ein Fahrer die Auswahl der Schaltgasse und das Ein- und Auslegen eines der gewählten Schaltgasse zugeordneten Gangs manuell vornehmen kann. Die getriebeinterne Zuordnung der Gänge zu den Schaltstangen entspricht in diesem Fall der Zuordnung der betreffenden Gänge zu den Schaltgassen in dem Schaltschema des Handschalthebels. Dies ermöglicht eine relativ einfache mechanische Übertragung der Wähl- und Schaltbewegungen des Handschalthebels über eine getriebeexterne Gestänge- oder Seilzugvorrichtung und eine getriebeinterne Schaltwelle auf die Schaltstangen und die Schaltelemente des Schaltgetriebes.
Bei vielen Schaltgetrieben ist die Schaltwelle quer bzw. rechtwinklig zu den Getriebewellen angeordnet. In diesem Fall wird getriebeintern eine Wählbewegung, mit der die Schaltwelle über einen zugeordneten Schaltfinger formschlüssig mit einer bestimmten Schaltstange gekoppelt wird, durch eine Axialverschiebung der Schaltwelle und eine Schaltbewegung, mit der die angekoppelte Schaltstange zum Ein- und Ausrücken einer der zugeordneten Gangkupplungen längs verschoben wird, durch eine Drehung der Schaltwelle um ihre Längsachse übertragen. Bei einigen Schaltgetrieben ist die Schaltwelle jedoch achsparallel zu den Getriebewellen angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung der Schaltwelle wird getriebeintern eine Wählbewegung durch eine Drehung der Schaltwelle um ihre Längsachse und eine Schaltbewegung durch eine Axialverschiebung der Schaltwelle übertragen.
Manuell schaltbare Schaltgetriebe von Personenkraftfahrzeugen und kleinen Nutzfahrzeugen weisen durchweg maximal fünf oder sechs Vorwärtsgänge und demzufolge eine relativ geringe Anzahl von Schaltgassen auf. An sich bekannte Schaltschemata derartiger Schaltgetriebe sind in 8a und 8b dargestellt. Das bekannte Schaltschema 60 eines Fünfganggetriebes gemäß 8a weist nur drei Schaltgassen 61, 62, 63 und eine die Schaltgassen verbindende Wählgasse 64 auf. Der erste Gang G1 und der zweite Gang G2 sind einer äußeren ersten Schaltgasse 61 zugeordnet. Der dritte Gang G3 und der vierte Gang G4 sind einer mittleren zweiten Schaltgasse 62 zugeordnet, in welcher der Handschalthebel 65 innerhalb der Wählgasse 64 mittels Federelementen gehalten wird bzw. in die der Handschalthebel 65 bei einem Loslassen innerhalb der Wählgasse 64 selbsttätig zurückgestellt wird. Der fünfte Gang G5 und der Rückwärtsgang R sind einer äußeren dritten Schaltgasse 63 zugeordnet. Um ein versehentliches Einlegen des Rückwärtsgangs R zu vermeiden, ist bei einer Schaltvorrichtung mit einem derartigen Schaltschema 60 üblicherweise eine Schaltsperre vorgesehen, die als eine Schlagsperre, als eine Tauch-Drucksperre oder als eine Zugringsperre ausgebildet sein kann.
Das bekannte Schaltschema 70 eines Sechsganggetriebes gemäß 8b weist vier Schaltgassen 71, 72, 73, 74 und eine die Schaltgassen verbindende Wählgasse 75 auf. In diesem Schaltschema 70 ist der äußeren dritten Schaltgasse 73 außer dem fünften Gang G5 auch ein sechster Gang G6 zugeordnet. Die vierte Schaltgasse 74 ist außerhalb der äußeren ersten Schaltgasse 71 angeordnet und nur mit dem Rückwärtsgang R belegt. Der Handschalthebel 76 ist in seiner Neutralstellung ebenfalls in der Schaltgasse 72 für den dritten Gang G3 und den vierten Gang G4 zentriert. Das versehentliche Einlegen des Rückwärtsgangs R kann bei einer Schaltvorrichtung mit einem derartigen Schaltschema 70 sowohl durch eine Schaltsperre der vorbeschriebenen Art als auch durch eine Wählsperre verhindert werden, durch die ausgehend von der Neutralposition der ersten Schaltgasse 71 ein Anwählen der vierten Schaltgasse 74 durch eine erhöhte Wählkraft erschwert oder durch eine lösbare formschlüssige Sperre verhindert wird. Derartige Schalt- und Wählsperren sind üblicherweise in die getriebeexterne Schaltvorrichtung integriert, zumeist fahrzeugspezifisch ausgebildet, und auf den Einsatz in manuellen Schaltgetrieben beschränkt.
Aufgrund der Forderung nach einer weiteren Absenkung des Kraftstoffverbrauchs von Kraftfahrzeugen wird jedoch eine Erhöhung der Ganganzahl der Schaltgetriebe erforderlich, da eine Verringerung der Übersetzungssprünge zwischen den Gängen einen weitgehend permanenten Betrieb des betreffenden Verbrennungsmotors in einem Drehzahlbereich mit einem spezifisch niedrigen Kraftstoffverbrauch ermöglicht. Dies hat zwangsläufig eine höhere Anzahl von Schaltgassen zur Folge, was insbesondere bei manuellen Schaltgetrieben aufgrund eines relativ geringen Abstands der Schaltgassen im Schaltschema des Handschalthebels zu einem Verwählen und einem Schalten in einen ungeeigneten Gang führen kann.
Zur Veranschaulichung der Problematik ist in 8c das Schaltschema 80 eines Achtganggetriebes mit fünf Schaltgassen 81, 82, 83, 84, 85 und einer die Schaltgassen verbindenden Wählgasse 86 abgebildet. Dieses Schaltschema 80 weist gegenüber dem Schaltschema 70 des Sechsganggetriebes gemäß 8b eine weitere Schaltgasse 84 auf, die außerhalb der dritten Schaltgasse 83 angeordnet ist und den siebten Gang G7 sowie den achten Gang G8 umfasst. Der Handschalthebel 87 ist in seiner Neutralstellung in der Schaltgasse 82 für den dritten Gang G3 und den vierten Gang G4 zentriert. Bei einem Schaltgetriebe bzw. einer Schaltvorrichtung mit einem derartigen Schaltschema 80 besteht die Gefahr, dass bei einem Hochschaltvorgang aus einem Gang G3, G4 der zweiten Schaltgasse 82 in einen Gang G5, G6 der dritten Schaltgasse 83 diese Gasse versehentlich übersprungen und demzufolge irrtümlich in einen Gang G7, G8 der äußeren, vierten Schaltgasse 84 geschaltet wird. Diese Fehlschaltung führt zu einem relativ hohen Zugkraftverlust und macht eine sofortige Rückschaltung in einen Gang G5, G6 der dritten Schaltgasse 83 oder sogar in einen Gang G3, G4 der zweiten Schaltgasse 82 erforderlich.
Während eine Abgrenzung des Rückwärtsgangs R bzw. der Schaltgasse 85 des Rückwärtsgangs R durch eine Schalt- oder Wählsperre der vorbeschriebenen Art möglich ist, wird eine derartige Abgrenzung der mit den höchsten Vorwärtsgängen G7, G8 belegten äußeren vierten Schaltgasse 84 wegen der damit verbundenen Schaltverzögerung als inakzeptabel angesehen. Es erscheint daher zweckmäßig, eine Schaltvorrichtung eines mehrstufigen Schaltgetriebes mit einem derartigen Schaltschema mit einer formschlüssig wirksamen Wählsperre zur betriebsabhängigen Verhinderung eines Anwählens der äußeren Schaltgasse 84 auszurüsten.
Es sind zwar Schalt- und Wählsperren bekannt, bei denen die Drehung oder Axialverschiebung der Schaltwelle mittels eines elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Sperrbolzens in Abhängigkeit eines Betriebsparameters, wie z.B. der Fahrgeschwindigkeit, formschlüssig sperrbar oder entsperrbar ist. Derartige Sperrvorrichtungen benötigen jedoch nachteilig eine getriebeexterne Sensorik und Steuerung sowie eine Versorgung mit Hilfsenergie. Zur Vermeidung des dafür erforderlichen apparativen Aufwands und der damit verbundenen, vergleichsweise hohen Störungsanfälligkeit wird eine formschlüssig wirksame Wählsperre bevorzugt, die vollständig getriebeintern angeordnet und rein mechanisch wirksam ist.
Eine derartige Schaltsperre, mit der bei einem Schaltgetriebe mit einem Schaltschema 60 entsprechend 8a ausgehend von dem eingelegten fünften Gang G5 ein unmittelbares Einlegen des in derselben Schaltgasse 63 angeordneten Rückwärtsgangs R formschlüssig verhindert wird, ist aus der DE 198 31 066 A1 bekannt. Diese bekannte Schaltsperre umfasst ein starr auf der Schaltwelle befestigtes Übertragungselement mit einem weitgehend ringförmigen Bord sowie einen im Verschiebungsbereich des Übertragungselementes angeordneten, auf einer achsparallelen Achse gegen die Rückstellkraft einer Druck- und Torsionsfeder verschiebbaren und verdrehbaren Sperrkörper. Bei einer Axialverschiebung der Schaltwelle in die äußere dritte Schaltgasse 63 wird der Sperrkörper durch das Bord des Übertragungselementes gegen die Rückstellkraft der Druck- und Torsionsfeder mitgenommen. Bei einer Drehung der Schaltwelle in die Schaltposition des fünften Gangs G5 wird der Sperrkörper durch den Kontakt einer Abweisrampe mit einem Bordabschnitt des Übertragungselementes unter axialer Rückverschiebung in eine Sperrposition gedreht, in der eine Drehung der Schaltwelle in die Neutralposition möglich, jedoch eine weitere Drehung der Schaltwelle in die Schaltposition des Rückwärtsgangs R formschlüssig gesperrt ist. Zum Einlegen des Rückwärtsgangs R muss die Schaltwelle zunächst axial in die benachbarte mittlere Schaltgasse 62 verschoben werden, wodurch der nun freie Sperrkörper unter der Wirkung der Druck- und Torsionsfeder wieder in seine Entsperrposition gedreht wird.
Eine entsprechende Wählsperre, mit der bei einem Schaltgetriebe mit einem Schaltschema 70 gemäß 8b ausgehend von der mittleren Schaltgasse 72 ein unmittelbares Anwählen der mit dem Rückwärtsgang R belegten äußeren vierten Schaltgasse 74 formschlüssig verhindert wird, ist in der EP 2 023 022 A2 beschrieben. Diese bekannte Wählsperre weist eine endseitig über der Schaltwelle angeordnete Sperrhülse auf, die zwischen zwei rastierten Stellungen, einer Sperrstellung und einer Entsperrstellung, verdrehbar ist und eine mit einem wellenfesten Führungsbolzen zusammenwirkende Kulisse aufweist. Wenn die Schaltwelle ausgehend von der mittleren Schaltgasse 72 in Richtung zu der äußeren vierten Schaltgasse 74 verschoben wird, stößt der Führungsbolzen in der benachbarten ersten Schaltgasse 71 gegen eine Sperrfläche der Kulisse, wodurch eine weitere Axialverschiebung der Schaltwelle in die vierte Schaltgasse 74 formschlüssig gesperrt ist. Zum Anwählen der vierten Schaltgasse 74 muss zunächst in der ersten Schaltgasse 71 der erste Gang G1 eingelegt werden, wodurch die Sperrhülse durch den Kontakt des Führungsbolzens mit einer seitlichen Mitnahmefläche der Kulisse in ihre Entsperrstellung gedreht wird. In der Entsperrstellung der Sperrhülse ist nun die Axialverschiebung der Schaltwelle in die äußere vierte Schaltgasse 74 und die anschließende Drehung der Schaltwelle in die Schaltposition des Rückwärtsgangs R möglich. Beim Verlassen der ersten Schaltgasse 71 in Richtung der mittleren Schaltgasse 72 wird die Sperrhülse durch den Kontakt des Führungsbolzens mit einer schrägen Führungsfläche der Kulisse wieder in ihre Sperrstellung zurückgedreht.
Eine weitere Wählsperre, mit der bei einem Schaltgetriebe mit einem Schaltschema 80 gemäß 8c ausgehend von der mittleren Schaltgasse 82 ein unmittelbares Anwählen der mit dem siebten Gang G7 und dem achten Gang G8 belegten äußeren Schaltgasse 84 formschlüssig verhindert wird, ist aus der DE 10 2009 027 533 A1 bekannt. Diese Wählsperre weist einen endseitig über einem Lagerbolzen der Schaltwelle angeordneten Sperrring auf, der gegen die Rückstellkraft einer Druck- und Torsionsfeder bis zum Anschlag an eine gehäusefeste Sperrfläche axial verschiebbar und zwischen einer mittigen Neutralposition und zwei umfangsseitigen Schaltpositionen verdrehbar ist. Wenn die Schaltwelle ausgehend von der mittleren Schaltgasse 82 in Richtung zu der äußeren Schaltgasse 84 verschoben wird, stößt eine stirnseitige Anschlagfläche der Schaltwelle gegen mindestens einen axialen Sperrzahn des Sperrrings und drückt diesen mit Erreichen der zu der äußeren Schaltgasse 84 benachbarten dritten Schaltgasse 83 gegen die gehäusefeste Anschlagfläche, wodurch eine weitere Axialverschiebung der Schaltwelle in die äußere vierte Schaltgasse 84 formschlüssig gesperrt ist. Zum Anwählen der vierten Schaltgasse 84 muss zunächst einer der Gänge G5, G6 der benachbarten dritten Schaltgasse 83 eingelegt werden, wodurch der axiale Sperrzahn in eine von zwei entsprechend umfangsseitig versetzt in der stirnseitigen Anschlagfläche angeordnete axiale Ausnehmungen eingreift, wodurch der Sperrring unter der Wirkung der Druck- und Torsionsfeder in Richtung der Schaltwelle um einen Wählabstand axial verschoben wird. Mit dieser formschlüssigen Koppelung des Sperrrings mit der Schaltwelle ist nun die Axialverschiebung der Schaltwelle in die äußere vierte Schaltgasse 84 und die anschließende Drehung der Schaltwelle in die Schaltpositionen der betreffenden Gänge G7, G8 möglich. Beim Verlassen der dritten Schaltgasse 83 in Richtung zu der mittleren Schaltgasse 82 gerät der Sperrzahn außer Eingriff mit der Ausnehmung der Schaltwelle, wodurch der Sperrring unter der Wirkung der Druck- und Torsionsfeder wieder in seine Neutralposition gedreht wird.
Die beschriebenen Schalt- und Wählsperren sind zwar vollständig getriebeintern angeordnet, rein mechanisch wirksam und vergleichsweise kompakt ausgebildet, jedoch für solche Schaltgetriebe konzipiert, bei denen die Schaltwelle zur Übertragung von Wählvorgängen axial verschoben und zur Übertragung von Wählvorgängen um ihre Längsachse gedreht wird, d.h. deren Schaltwelle in einem Getriebegehäuse quer beziehungsweise rechtwinklig zu den Getriebewellen angeordnet ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine formschlüssig wirksame Wählsperre einer Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art für ein Schaltgetriebe vorzuschlagen, bei dem die Schaltwelle zur Übertragung von Wählvorgängen um ihre Längsachse drehbar und zur Übertragung von Schaltvorgängen axial verschiebbar ist, weshalb dessen Schaltwelle in einem Getriebegehäuse achsparallel zu den Getriebewellen angeordnet ist. Diese Wählsperre soll wie die beschriebenen Schalt- und Wählsperren vollständig getriebeintern angeordnet sein und rein mechanisch wirksam sein.
Diese Aufgabe ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Wählsperre einen Sperrhebel, ein Sperrelement und ein Verriegelungselement aufweist, wobei der Sperrhebel mit weitgehend radialer Ausrichtung starr an der Schaltwelle befestigt ist und an seinem freien Ende eine umfangsseitige Anschlagfläche sowie eine axialseitige Anschlagfläche aufweist, wobei das Sperrelement entlang einer achsparallel zu der Schaltwelle ausgerichteten Achse gegen die Rückstellkraft eines ersten Federelementes von einer Sperrposition, in der eine Drehung der Schaltwelle in die äußere Schaltgasse formschlüssig gesperrt ist, in eine Entsperrposition, in der die Sperrung der äußeren Schaltgasse aufgehoben ist, verschiebbar ist, und bei dem das Sperrelement im Schwenkbereich des freien Endes des Sperrhebels mit einer umfangsseitigen Sperrfläche und mit einer axialseitigen Mitnahmefläche versehen ist, an welche die Anschlagflächen des Sperrhebels bei einer Drehung der Schaltwelle in die zu der äußeren Schaltgasse benachbarte Schaltgasse zur Anlage kommen, und wobei das Verriegelungselement im Verschiebungsbereich des Sperrelementes angeordnet sowie gegen die Rückstellkraft eines zweiten Federelementes von einer Verriegelungsposition, in der das Sperrelement formschlüssig in seiner Entsperrposition verriegelt ist, in eine Entriegelungsposition, in der die Verriegelung des Sperrelementes aufgehoben ist, bewegbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Schaltvorrichtung sind in den Unteransprüchen definiert.
Die Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung geht demnach von einem Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs, das mindestens zwei achsparallele Getriebewellen aufweist, die selektiv über mehrere Gangradsätze unterschiedlicher Übersetzung miteinander in Triebverbindung bringbar sind. Zur getriebeinternen Übertragung von Wähl- und Schaltvorgängen ist eine Schaltwelle vorgesehen, die zur Übertragung von Wählvorgängen um ihre Längsachse drehbar sowie zur Übertragung von Schaltvorgängen axial verschiebbar in einem Getriebegehäuse gelagert und somit achsparallel zu den Getriebewellen angeordnet ist. Die Wählsperre zur betriebsabhängigen Verhinderung einer Drehung der Schaltwelle in eine äußere Schaltgasse einer Schaltkulisse soll formschlüssig und ohne Zuhilfenahme von Fremdenergie wirksam sein.
Dies ist gemäß den Merkmalen der Erfindung dadurch erreicht, dass die Wählsperre einen Sperrhebel, ein Sperrelement und ein Verriegelungselement aufweist, die formschlüssig miteinander in Wirkverbindung bringbar sind. Der Sperrhebel ist mit weitgehend radialer Ausrichtung starr an der Schaltwelle befestigt und weist an seinem freien Ende eine umfangsseitige Anschlagfläche sowie eine axialseitige Anschlagfläche auf. Das Sperrelement ist entlang einer achsparallel zu der Schaltwelle ausgerichteten Achse gegen die Rückstellkraft eines ersten Federelementes von einer Sperrposition, in der eine Drehung der Schaltwelle in die äußere Schaltgasse formschlüssig gesperrt ist, in eine Entsperrposition, in der die Sperrung der äußeren Schaltgasse aufgehoben ist, verschiebbar. Das Sperrelement ist im Schwenkbereich des freien Endes des Sperrhebels mit einer umfangsseitigen Sperrfläche und einer axialseitigen Mitnahmefläche versehen, an welche die Anschlagflächen des Sperrhebels bei einer Drehung der Schaltwelle in die zu der äußeren Schaltgasse benachbarte Schaltgasse zur Anlage kommen.
In der Sperrposition des Sperrelementes ist somit bei Erreichen der zu der äußeren Schaltgasse benachbarten Schaltgasse eine weitere Drehung der Schaltwelle in die äußere Schaltgasse durch den Anschlag der umfangsseitigen Anschlagfläche des Sperrhebels an der umfangsseitigen Sperrfläche des Sperrelementes formschlüssig gesperrt.
Um diese Wählsperre aufzuheben, muss das Sperrelement in seine Entsperrposition verschoben werden, was bei einer entsprechenden Axialverschiebung der Schaltwelle durch den Kontakt der axialseitigen Anschlagfläche des Sperrhebels mit der axialseitigen Mitnahmefläche des Sperrelementes beim Einlegen eines bestimmten Gangs der benachbarten Schaltgasse erfolgt.
Das Verriegelungselement ist derart im Verschiebungsbereich des Sperrelementes angeordnet, dass dieses gegen die Rückstellkraft eines zweiten Federelementes von einer Verriegelungsposition, in der das Sperrelement formschlüssig in seiner Entsperrposition verriegelt ist, in eine Entriegelungsposition, in der die Verriegelung des Sperrelementes aufgehoben ist, bewegbar ist. Durch die Verriegelung des Sperrelementes in der Entsperrposition kann nach dem Auslegen des betreffenden Gangs der benachbarten Schaltgasse die äußere Schaltgasse angewählt und ein dieser äußeren Schaltgasse zugeordneter Gang eingelegt werden.
Die Wählsperre gemäße der Erfindung verhindert demnach zuverlässig die Drehung der Schaltwelle in die äußere Schaltgasse, sofern nicht zuvor in den bestimmten Gang der hierzu benachbarten Schaltgasse geschaltet worden ist. Ausgehend von dem Schaltschema 80 gemäß 8c kann die beschriebene Wählsperre somit dazu genutzt werden, eine unmittelbare Schaltung von einem dritten oder vierten Gang G3, G4 der mittleren Schaltgasse 82 in einen siebten oder achten Gang G7, G8 der äußeren Schaltgasse 84 zu verhindern.
Zur Erzielung einer einfach herstellbaren und robusten Lagerung ist das Sperrelement vorzugsweise mittels eines zylindrischen Tragkörpers axial verschiebbar und drehbar auf einem gehäusefest montierbaren zylindrischen Achskörper gelagert sowie über eine formschlüssige Linearführung drehfest geführt.
Die Linearführung des Sperrelementes kann durch einen Führungsschlitz einer koaxial über dem Achskörper gehäusefest montierten Führungshülse gebildet sein, in dem der die Sperrfläche und die Mitnahmefläche enthaltende Teil des Sperrelementes axialbeweglich und drehfest geführt ist.
Zur Erzielung einer kompakten und robusten Bauweise der Baugruppe des Sperrelementes ist das erste Federelement bevorzugt als eine Druckfeder ausgebildet, die auf der von der Mitnahmefläche des Sperrelementes axial abgewandten Außenseite zwischen dem Sperrelement und einem gehäusefest montierten Federlager angeordnet ist. Demzufolge kann das erste Federelement als eine Schraubenfeder ausgebildet oder durch mehrere axial gestaffelt angeordnete Tellerfedern gebildet sein. Hierdurch ist es auch möglich, dass das erste Federelement koaxial innerhalb der Führungshülse angeordnet ist, und dass das Federlager als ein starr oder einstückig mit der Führungshülse verbundener Federteller ausgebildet ist.
Das Verriegelungselement ist bevorzugt auf der zu dem Sperrhebel axial zugewandten Seite des Sperrelementes angeordnet und als ein um eine achsparallel zu der Schaltwelle ausgerichtete Achse schwenkbarer Verriegelungshebel mit zwei weitgehend diametral zueinander angeordneten Hebelarmen ausgebildet, dessen erster Hebelarm unter der Stellkraft des zweiten Federelementes in der Sperrposition des Sperrelementes an einer umfangsseitigen Anschlagfläche eines Anschlagkörpers des Sperrelementes sowie in der Verriegelungsposition des Verriegelungselementes an einem gehäusefesten Anschlagelement anliegt, und dessen zweiter Hebelarm im Schwenkbereich des freien Endes des Sperrhebels angeordnet ist und bei einer Drehung der Schaltwelle von der zu der äußeren Schaltgasse benachbarten Schaltgasse in eine mittlere Schaltgasse mit einer Wirkfläche derart in Gleitkontakt mit dem freien Ende des Sperrhebels bringbar ist, dass das Verriegelungselement gegen die Rückstellkraft des zweiten Federelementes von der Verriegelungsposition in die Entriegelungsposition geschwenkt wird.
Zur Optimierung der Funktionalität der Wählsperre weist der Anschlagkörper des Sperrelementes auf der dem Verriegelungselement axial zugewandten Seite eine zu der umfangsseitigen Anschlagfläche benachbarte Keilfläche auf, durch die das Verriegelungselement bei der Verschiebung des Sperrelementes von der Entsperrposition in die Sperrposition durch einen Gleitkontakt mit dem ersten Hebelarm derart weiter geschwenkt wird, dass zwischen dem zweiten Hebelarm und dem freien Ende des Sperrhebels ein Freigang entsteht.
Für die Wechselwirkung zwischen dem Sperrelement und dem Verriegelungselement weist der Anschlagkörper des Sperrelementes auf der zu dem Verriegelungselement axial zugewandten Seite eine Stirnfläche auf, die in der Verriegelungsposition des Verriegelungselementes derart an dem ersten Hebelarm anliegt, dass das Sperrelement formschlüssig in der Entsperrposition verriegelt ist.
Zur Erzielung einer kompakten und robusten Bauweise der Baugruppe des Verriegelungselementes ist das zweite Federelement bevorzugt als eine Schenkelfeder ausgebildet, die koaxial über der Drehachse des Verriegelungselementes angeordnet ist, deren erster Schenkel an einem Hebelarm des Verriegelungselementes befestigt oder abgestützt ist, und deren zweiter Schenkel an dem Getriebegehäuse befestigt oder abgestützt ist.
Bei der vorgesehenen Lageranordnung des Sperrelementes und des Verriegelungselementes kann das Verriegelungselement vorteilhaft auf demselben Achskörper schwenkbar gelagert sein, auf dem das Sperrelement axial verschiebbar gelagert ist. Hinsichtlich der konkreten Ausführung der Lagerung kann vorgesehen sein, dass das Sperrelement und/oder das Verriegelungselement auf dem Achskörper gleitgelagert oder wälzgelagert sind.
Zur Vereinfachung der Montage der erfindungsgemäßen Wählsperre ist bevorzugt vorgesehen, dass das Sperrelement, das Verriegelungselement, die beiden Federelemente, der Achskörper und die Führungshülse in einem vormontierbaren Sperrmodul zusammengefasst sind, welches über einen mit dem Achskörper starr verbundenen Befestigungsflansch an dem Getriebegehäuse montierbar ist.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt
1 einen perspektivischen Ausschnitt einer getriebeinternen Schaltvorrichtung mit einer ersten Funktionsstellung einer Wählsperre gemäß der Erfindung,
2 einen perspektivischen Ausschnitt derselben Schaltvorrichtung mit einer zweiten Funktionsstellung der Wählsperre,
3 einen perspektivischen Ausschnitt derselben Schaltvorrichtung mit einer dritten Funktionsstellung der Wählsperre,
4 einen perspektivischen Ausschnitt derselben Schaltvorrichtung mit einer vierten Funktionsstellung der Wählsperre,
5 einen perspektivischen Ausschnitt derselben Schaltvorrichtung mit einer fünften Funktionsstellung der Wählsperre,
6 einen perspektivischen Ausschnitt derselben Schaltvorrichtung mit einer sechsten Funktionsstellung der Wählsperre,
7 einen perspektivischen Ausschnitt derselben Schaltvorrichtung mit einer siebten Funktionsstellung der Wählsperre, und
8a–8c verschiedene Schaltschemata mehrstufiger Schaltgetriebe.
Eine Schaltvorrichtung eines mehrstufigen Schaltgetriebes, die in den 1 bis 7 in verschiedenen Funktionsstellungen dargestellt ist, weist eine achsparallel zu nicht abgebildeten Getriebewellen des Schaltgetriebes angeordnete Schaltwelle 1 auf, die zur Übertragung von Wählvorgängen entsprechend dem Drehpfeil 3 um ihre Längsachse 2 drehbar und zur Übertragung von Schaltvorgängen entsprechend dem Verschiebungspfeil 4 axial verschiebbar gelagert in einem Getriebegehäuse 5, 5’ angeordnet ist.
Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Wählsperre 6, die formschlüssig wirksam ist und zur betriebsabhängigen Verhinderung einer Drehung der Schaltwelle 1 entsprechend dem Drehpfeil 7 in eine äußere Schaltgasse 84 (entsprechend dem Schaltschema 80 von 8c) dient, umfasst einen Sperrhebel 8, ein Sperrelement 9 und ein Verriegelungselement 10.
Der Sperrhebel 8 ist mit weitgehend radialer Ausrichtung starr an der Schaltwelle 1 befestigt und weist an seinem freien Ende 11 eine umfangsseitige Anschlagfläche 12 und eine axialseitige Anschlagfläche 13 auf.
Das Sperrelement 9 ist entlang einer achsparallel zu der Schaltwelle 1 ausgerichteten Achse 14 gegen die Rückstellkraft eines ersten Federelementes 15 von einer Sperrposition 16, in der eine Drehung der Schaltwelle 1 entsprechend dem Drehpfeil 7 in die äußere Schaltgasse 84 gemäß dem Schaltschema 80 von 8c formschlüssig gesperrt ist, in eine Entsperrposition 17, in der die Sperrung der äußeren Schaltgasse 84 aufgehoben ist, verschiebbar (entsprechend dem Verschiebungspfeil 18). Im Schwenkbereich des freien Endes 11 des Sperrhebels 8 ist das Sperrelement 9 mit einer umfangsseitigen Sperrfläche 19 und einer axialseitigen Mitnahmefläche 20 versehen, an welche die Anschlagflächen 12, 13 des Sperrhebels 8 bei einer Drehung der Schaltwelle 1 entsprechend dem Drehpfeil 21 in die zu der äußeren Schaltgasse 84 benachbarte Schaltgasse 83 (Schaltschema 80 von 8c) zur Anlage kommen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Sperrelement 9 mittels eines zylindrischen Tragkörpers 25 axial verschiebbar und drehbar auf einem mittels eines Befestigungsflansches 51 an dem Getriebegehäuse 5* montierbaren zylindrischen Achskörper 26 gelagert und über eine formschlüssige Linearführung 27 drehfest geführt. Die Linearführung 27 ist durch einen Führungsschlitz 29 einer koaxial über dem Achskörper 26 gehäusefest montierten Führungshülse 28 gebildet, in dem der die Sperrfläche 19 und die Mitnahmefläche 20 enthaltende Teil des Sperrelementes 9 axialbeweglich und drehfest geführt ist.
Das erste Federelement 15 ist als eine Druckfeder in Form einer Schraubenfeder 31 ausgebildet, die auf der von der Mitnahmefläche 20 des Sperrelementes 9 axial abgewandten Außenseite zwischen dem Sperrelement 9 und einem gehäusefest montierten Federlager 30 koaxial innerhalb der Führungshülse 28 angeordnet ist. Das Federlager 30 ist vorliegend als ein starr oder einstückig mit der Führungshülse 28 verbundener Federteller 32 ausgebildet.
Das Verriegelungselement 10 ist im Verschiebungsbereich des Sperrelementes 9 angeordnet und gegen die Rückstellkraft eines zweiten Federelementes 22 von einer Verriegelungsposition 23, in der das Sperrelement 9 formschlüssig in seiner Entsperrposition 17 verriegelt ist, in eine Entriegelungsposition 24, in der die Verriegelung des Sperrelementes 9 aufgehoben ist, bewegbar. Vorliegend ist das Verriegelungselement 10 auf der dem Sperrhebel 8 axial zugewandten Seite des Sperrelementes 9 angeordnet und als ein Verriegelungshebel mit zwei weitgehend diametral zueinander angeordneten Hebelarmen 34, 35 ausgebildet. Der Verriegelungshebel bzw. das Verriegelungselement 10 ist auf demselben Achskörper 26 schwenkbar gelagert, auf dem das Sperrelement 9 axial verschiebbar gelagert ist, und somit entsprechend dem Drehpfeil 33 um die achsparallel zu der Schaltwelle 1 ausgerichtete Achse 14 schwenkbar gelagert.
Der erste Hebelarm 34 des Verriegelungselementes 10 liegt unter der Stellkraft des zweiten Federelementes 22 in der Sperrposition 16 des Sperrelementes 9 an einer umfangsseitigen Anschlagfläche 37 eines Anschlagkörpers 36 des Sperrelementes 9 an. Ohne einen Kontakt des ersten Hebelarms 34 mit dem Anschlagkörper 36 des Sperrelementes 9 wird das Verriegelungselement 10 entsprechend dem Drehpfeil 38 in seine Verriegelungsposition 23 geschwenkt, in welcher der erste Hebelarm 34 an einem gehäusefesten Anschlagelement 39 anliegt.
Der zweite Hebelarm 35 des Verriegelungselementes 10 ist im Schwenkbereich des freien Endes 11 des Sperrhebels 8 angeordnet und bei einer Drehung der Schaltwelle 1 entsprechend dem Drehpfeil 40 von der zu der äußeren Schaltgasse benachbarten Schaltgasse 83 in eine mittlere Schaltgasse 82 (Schaltschema 80 von 8c) mit einer Wirkfläche 41 derart in Gleitkontakt mit dem freien Ende 11 des Sperrhebels 8 bringbar, dass das Verriegelungselement 10 gegen die Rückstellkraft des zweiten Federelementes 22 von der Verriegelungsposition 23 entsprechend dem Drehpfeil 42 in die Entriegelungsposition 24 geschwenkt wird.
Das zweite Federelement 22 ist vorliegend als eine Schenkelfeder 48 ausgebildet, die koaxial über der Drehachse 14 des Verriegelungselementes 10 angeordnet ist. Deren erster Schenkel 49 ist in einer Bohrung des ersten Hebelarms 34 des Verriegelungselementes 10 befestigt, und deren zweiter Schenkel 50 ist an einem nicht dargestellten Absatz des Getriebegehäuses 5* abgestützt.
Der Anschlagkörper 36 des Sperrelementes 9 weist auf der dem Verriegelungselement 10 axial zugewandten Seite eine zu der umfangsseitigen Anschlagfläche 37 axial benachbarte Keilfläche 43 auf, durch die das Verriegelungselement 10 bei der Verschiebung des Sperrelementes 9 entsprechend dem Verschiebungspfeil 44 von der Entsperrposition 17 in die Sperrposition 16 durch einen Gleitkontakt mit dem ersten Hebelarm 34 entsprechend dem Drehpfeil 45 derart weiter geschwenkt wird, dass zwischen dem zweiten Hebelarm 35 und dem freien Ende 11 des Sperrhebels 8 ein Freigang 46 entsteht.
Des weiteren weist der Anschlagkörper 36 des Sperrelementes 9 auf der zu dem Verriegelungselement 10 axial zugewandten Seite eine Stirnfläche 47 auf, die in der Verriegelungsposition 23 des Verriegelungselementes 10 derart an dem ersten Hebelarm 34 des Verriegelungselementes 10 anliegt, dass das Sperrelement 9 formschlüssig in der Entsperrposition 17 verriegelt ist.
Das Sperrelement 9, das Verriegelungselement 10, die beiden Federelemente 15 und 22, der Achskörper 26 und die Führungshülse 28 sind in einem vormontierbaren Sperrmodul 51 baulich zusammengefasst, das über einen mit dem Achskörper 26 starr verbundenen Befestigungsflansch 52 an dem Getriebegehäuse 5* montierbar ist.
In den 3 bis 7 sind die Führungshülse 28 und der Befestigungsflansch 52 zur Verdeutlichung des Aufbaus und der Funktionsweise des Sperrelementes 9 weggelassen.
In 1 befindet sich die Schaltwelle 1 in einer solchen Drehposition, die der mittleren Schaltgasse 82 des Schaltschemas 80 von 8c entspricht. Demzufolge ist das freie Ende 11 des Sperrhebels 8 ohne Kontakt zu dem Sperrelement 9, das sich in seiner Sperrposition 16 befindet. Der erste Hebelarm 34 des Verriegelungselementes 10 liegt an der umfangsseitigen Anschlagfläche 37 des Anschlagkörpers 36 an, so dass sich das Verriegelungselement 10 in seiner Entriegelungsposition 24 befindet.
In 2 ist die Schaltwelle 1 entsprechend dem Drehpfeil 21 in die zu der äußeren vierten Schaltgasse 84 benachbarte dritte Schaltgasse 83 des Schaltschemas 80 der 8c gedreht, wodurch die umfangsseitige Anschlagfläche 12 des Sperrhebels 8 an der umfangsseitigen Sperrfläche 19 des Sperrelementes 9 und die axialseitige Anschlagfläche 13 des Sperrhebels 8 an der axialseitigen Mitnahmefläche 20 des Sperrelementes 9 anliegen. Eine weitere Drehung der Schaltwelle 1 entsprechend dem Drehpfeil 7 in die äußere Schaltgasse 84 ist dadurch formschlüssig gesperrt.
Wird nun, wie es in 3 dargestellt ist, die Schaltwelle 1 entsprechend dem Verschiebungspfeil 18 axial verschoben und damit innerhalb der benachbarten Schaltgasse 83 ein bestimmter Gang, hier beispielhaft der fünfte Gang G5 (8c) eingelegt, so wird ebenso das Sperrelement 9 gegen die Rückstellkraft des ersten Federelements 15 in seine Entsperrposition 17 verschoben. Dadurch wird auch der Stützkontakt zwischen dem Anschlagkörper 36 des Sperrelementes 9 und dem ersten Hebelarm 34 des Verriegelungselementes 10 gelöst. Demzufolge wird das Verriegelungselement 10, wie es in 4 dargestellt ist, durch die Rückstellkraft des zweiten Federelementes 22 entsprechend dem Drehpfeil 38 in seine Verriegelungsposition 23 geschwenkt, in welcher der erste Hebelarm 34 an dem gehäusefesten Anschlagelement 39 anliegt.
Wenn nun der betreffende fünfte Gang G5 durch eine entsprechende Axialverschiebung der Schaltwelle 1 entgegen der Richtung des Verschiebungspfeils 18 wieder ausgelegt wird, verbleibt das Sperrelement 9 in seiner Entsperrposition 17, da der Anschlagkörper 36 unter der Rückstellkraft des ersten Federelementes 15 mit seiner Stirnfläche 47 gegen den ersten Hebelarm 34 des Verriegelungselementes 10 stößt. Das Sperrelement 9 wird somit durch das Verriegelungselement 10 formschlüssig in seiner Entsperrpositon 17 gehalten.
Nach dem Auslegen des betreffenden fünften Gangs G5 und dem Erreichen der Neutralposition der dritten Schaltgasse 83 (8c) kann die Schaltwelle 1 nun, wie es in 5 dargestellt ist, entsprechend dem Drehpfeil 7 weiter in die äußere Schaltgasse 84 gedreht und anschließend ein dieser zugeordneter siebter oder achter Gang G7, G8 eingelegt werden.
Wenn nach dem Verlassen der äußeren Schaltgasse 84 die Schaltwelle 1 entsprechend dem Drehpfeil 40 von der benachbarten Schaltgasse 83, wie es in 6 dargestellt ist, weiter in Richtung der mittleren Schaltgasse 82 gedreht wird, so kommt das freie Ende 11 des Sperrhebels 8 derart mit der Wirkfläche 41 des zweiten Hebelarms 35 des Verriegelungselementes in Gleitkontakt, dass das Verriegelungselement 10 gegen die Rückstellkraft des zweiten Federelementes 22 entsprechend dem Drehpfeil 42 von der Verriegelungsposition 23 in die Entriegelungsposition 24 geschwenkt wird.
Da dadurch die Verriegelung des Sperrelementes 9 wieder aufgehoben ist, wird das Sperrelement 9, wie es in 7 dargestellt ist, durch die Rückstellkraft des ersten Federelementes 15 entsprechend dem Verschiebungspfeil 44 von der Entsperrposition 17 wieder in seine Sperrposition 16 verschoben. Dabei kommt der Anschlagkörper 36 des Sperrelementes 9 mit seiner zu der umfangsseitigen Anschlagfläche 37 benachbarten Keilfläche 43 (siehe 3) in Gleitkontakt mit dem ersten Hebelarm 34 des Verriegelungselementes 10. Infolgedessen wird das Verrieglungselement 10 entsprechend dem Drehpfeil 45 derart weiter geschwenkt, dass zwischen dem zweiten Hebelarm 35 des Verriegelungselementes 10 und dem freien Ende 11 des Sperrhebels 8 ein Freigang 46 entsteht. Dadurch wird erreicht, dass die außerhalb der äußeren Schaltgasse 84 und der dazu unmittelbar benachbarten Schaltgasse 83 entsprechend dem Schaltschema 80 von 8c erfolgenden Wähl- und Schaltvorgänge durch die Wählsperre 6 nicht beeinträchtigt werden.
Durch die Wählsperre 6 wird somit eine direkte Hochschaltung von einem Gang G3, G4 der mittleren Schaltgasse 82 in einen Gang G7, G8 der äußeren Schaltgasse 84 sowie ein damit verbundener starker Zugkrafteinbruch zuverlässig verhindert. Zur Entsperrung der äußeren Schaltgasse 84 muss zunächst ein bestimmter Gang, vorliegend beispielhaft der fünfte Gang G5, der zu der äußeren Schaltgasse 84 benachbarten Schaltgasse 83 eingelegt werden. Eine direkte Rückschaltung von einem siebten oder achten Gang G7, G8 der äußeren Schaltgasse 84 in einen Gang (G3, G4; G1, G2) einer weiter innen liegenden Schaltgasse (82; 81), also ein Überspringen von benachbarten Schaltgassen (83; 83; 82) beim Zurückschalten, wird dagegen durch die Wählsperre 6 nicht verhindert. Ebenso kann bei einer Hochschaltung von dem fünften Gang G5 in einen siebten oder achten Gang G7, G8 der äußeren Schaltgasse 84 der andere Gang, vorliegend der sechste Gang G6, der zu der äußeren Schaltgasse 84 benachbarten Schaltgasse 83 übersprungen werden.
Bezugszeichenliste

1: Schaltwelle
2: Längsachse
3: Drehpfeil
4: Verschiebungspfeil
5, 5’, 5*: Getriebegehäuse
6: Wählsperre
7: Drehpfeil
8: Sperrhebel
9: Sperrelement
10: Verriegelungselement
11: Freies Ende von Sperrhebel 8
12: Umfangsseitige Anschlagfläche von Sperrhebel 8
13: Axialseitige Anschlagfläche von Sperrhebel 8
14: Achse, Drehachse
15: Erstes Federelement
16: Sperrposition von Sperrelement 9
17: Entsperrposition von Sperrelement 9
18: Verschiebungspfeil
19: Umfangsseitige Sperrfläche von Sperrelement 9
20: Axialseitige Mitnahmefläche von Sperrelement 9
21: Drehpfeil
22: Zweites Federelement
23: Verriegelungsposition von Verriegelungselement 10
24: Entriegelungsposition von Verriegelungselement 10
25: Tragkörper von Sperrelement 9
26: Achskörper
27: Linearführung
28: Führungshülse
29: Führungsschlitz
30: Federlager von Federelement 15
31: Schraubenfeder
32: Federteller
33: Drehpfeil
34: Erster Hebelarm von Verriegelungselement 10
35: Zweiter Hebelarm von Verriegelungselement 10
36: Anschlagkörper von Sperrelement 9
37: Umfangsseitige Anschlagfläche von Anschlagkörper 36
38: Drehpfeil
39: Gehäusefestes Anschlagelement
40: Drehpfeil
41: Wirkfläche von Hebelarm 35
42: Drehpfeil
43: Keilfläche von Anschlagkörper 36
44: Verschiebungspfeil
45: Drehpfeil
46: Freigang
47: Stirnfläche von Anschlagkörper 36
48: Schenkelfeder
49: Erster Schenkel von Schenkelfeder 48
50: Zweiter Schenkel von Schenkelfeder 48
51: Sperrmodul
52: Befestigungsflansch
60: Schaltschema
61: Äußere erste Schaltgasse
62: Mittlere zweite Schaltgasse
63: Äußere dritte Schaltgasse
64: Wählgasse
65: Handschalthebel
70: Schaltschema
71: Erste Schaltgasse
72: Mittlere zweite Schaltgasse
73: Äußere dritte Schaltgasse
74: Äußere vierte Schaltgasse
75: Wählgasse
76: Handschalthebel
80: Schaltschema
81: Erste Schaltgasse
82: Mittlere zweite Schaltgasse
83: Dritte Schaltgasse
84: Äußere vierte Schaltgasse
85: Äußere fünfte Schaltgasse
86: Wählgasse
87: Handschalthebel
G1–G8: Vorwärtsgänge
R: Rückwärtsgang

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19831066 A1 [0012]
EP 2023022 A2 [0013]
DE 102009027533 A1 [0014]

Claims

Schaltvorrichtung eines Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes, das mindestens zwei achsparallele, selektiv über mehrere Gangradsätze unterschiedlicher Übersetzung miteinander in Triebverbindung bringbare Getriebewellen aufweist, mit einer Schaltwelle (1), die zur Übertragung von Wählvorgängen um ihre Längsachse (2) drehbar und zur Übertragung von Schaltvorgängen axial verschiebbar gelagert in einem Getriebegehäuse (5, 5’, 5*) angeordnet ist, und mit einer formschlüssig wirksamen Wählsperre (6) zur betriebsabhängigen Verhinderung einer Drehung der Schaltwelle (1) in eine äußere Schaltgasse (84), dadurch gekennzeichnet, dass die Wählsperre (6) einen Sperrhebel (8), ein Sperrelement (9) und ein Verriegelungselement (10) aufweist, wobei der Sperrhebel (8) mit weitgehend radialer Ausrichtung starr an der Schaltwelle (1) befestigt ist und an seinem freien Ende (11) eine umfangsseitige Anschlagfläche (12) sowie eine axialseitige Anschlagfläche (13) aufweist, wobei das Sperrelement (9) entlang einer achsparallel zu der Schaltwelle (1) ausgerichteten Achse (14) gegen die Rückstellkraft eines ersten Federelementes (15) von einer Sperrposition (16), in der eine Drehung der Schaltwelle (1) in die äußere Schaltgasse (84) formschlüssig gesperrt ist, in eine Entsperrposition (17), in der die Sperrung der äußeren Schaltgasse (84) aufgehoben ist, verschiebbar ist, und bei dem das Sperrelement (9) im Schwenkbereich des freien Endes (11) des Sperrhebels (8) mit einer umfangsseitigen Sperrfläche (19) und mit einer axialseitigen Mitnahmefläche (20) versehen ist, an welche die Anschlagflächen (12, 13) des Sperrhebels (8) bei einer Drehung der Schaltwelle (1) in die zu der äußeren Schaltgasse (84) benachbarte Schaltgasse (83) zur Anlage kommen, und wobei das Verriegelungselement (10) im Verschiebungsbereich des Sperrelementes (9) angeordnet sowie gegen die Rückstellkraft eines zweiten Federelementes (22) von einer Verriegelungsposition (23), in der das Sperrelement (9) formschlüssig in seiner Entsperrposition (17) verriegelt ist, in eine Entriegelungsposition (24), in der die Verriegelung des Sperrelementes (9) aufgehoben ist, bewegbar ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (9) mittels eines zylindrischen Tragkörpers (25) axial verschiebbar und drehbar auf einem gehäusefest montierbaren zylindrischen Achskörper (26) gelagert sowie über eine formschlüssige Linearführung (27) drehfest geführt ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführung (27) des Sperrelementes (9) durch einen Führungsschlitz (29) einer koaxial über dem Achskörper (26) gehäusefest montierten Führungshülse (28) gebildet ist, in dem der die Sperrfläche (19) und die Mitnahmefläche (20) enthaltende Teil des Sperrelementes (9) axialbeweglich und drehfest geführt ist.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (15) als eine Druckfeder ausgebildet ist, die auf der der Mitnahmefläche (20) des Sperrelementes (9) axial abgewandten Außenseite zwischen dem Sperrelement (9) und einem gehäusefest montierten Federlager (30) angeordnet ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (15) als eine Schraubenfeder (31) ausgebildet ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (15) durch mehrere axial gestaffelt angeordnete Tellerfedern gebildet ist.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (15) koaxial innerhalb der Führungshülse (28) angeordnet ist, und dass das Federlager (30) als ein starr oder einstückig mit der Führungshülse (28) verbundener Federteller (32) ausgebildet ist.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (10) auf der dem Sperrhebel (8) axial zugewandten Seite des Sperrelementes (9) angeordnet ist und als ein um eine achsparallel zu der Schaltwelle (1) ausgerichtete Achse (14) schwenkbarer Verriegelungshebel mit zwei weitgehend diametral zueinander angeordneten Hebelarmen (34, 35) ausgebildet ist, dessen erster Hebelarm (34) unter der Stellkraft des zweiten Federelementes (22) in der Sperrposition (16) des Sperrelementes (9) an einer umfangsseitigen Anschlagfläche (37) eines Anschlagkörpers (36) des Sperrelementes (9) und in der Verriegelungsposition (23) des Verriegelungselementes (10) an einem gehäusefesten Anschlagelement (39) anliegt, und dessen zweiter Hebelarm (35) im Schwenkbereich des freien Endes (11) des Sperrhebels (8) angeordnet ist sowie bei einer Drehung der Schaltwelle (1) von der zu der äußeren Schaltgasse benachbarten Schaltgasse (83) in eine mittlere Schaltgasse (82) mit einer Wirkfläche (41) derart in Gleitkontakt mit dem freien Ende (11) des Sperrhebels (8) bringbar ist, dass das Verriegelungselement (10) gegen die Rückstellkraft des zweiten Federelementes (22) von der Verriegelungsposition (23) in die Entriegelungsposition (24) geschwenkt wird.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagkörper (36) des Sperrelementes (9) auf der dem Verriegelungselement (10) axial zugewandten Seite eine zu der umfangsseitigen Anschlagfläche (37) benachbarte Keilfläche (43) aufweist, durch die das Verriegelungselement (10) bei der Verschiebung des Sperrelementes (9) von der Entsperrposition (17) in die Sperrposition (16) durch einen Gleitkontakt mit dem ersten Hebelarm (34) derart weiter geschwenkt wird, dass zwischen dem zweiten Hebelarm (35) und dem freien Ende (11) des Sperrhebels (8) ein Freigang (46) entsteht.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagkörper (36) des Sperrelementes (9) auf der zu dem Verriegelungselement (10) axial zugewandten Seite eine Stirnfläche (47) aufweist, die in der Verriegelungsposition (23) des Verriegelungselementes (10) derart an dem ersten Hebelarm (33) anliegt, dass das Sperrelement (9) formschlüssig in der Entsperrposition (17) verriegelt ist.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Federelement (22) als eine Schenkelfeder (48) ausgebildet ist, die koaxial über der Drehachse (14) des Verriegelungselementes (10) angeordnet ist, deren erster Schenkel (49) an einem Hebelarm (34) des Verriegelungselementes (10) befestigt oder abgestützt ist, und deren zweiter Schenkel (50) an dem Getriebegehäuse (5*) befestigt oder abgestützt ist.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (10) auf demselben Achskörper (26) schwenkbar gelagert ist, auf dem das Sperrelement (9) axial verschiebbar gelagert ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (9) und/oder das Verriegelungselement (10) auf dem Achskörper (26) gleitgelagert sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (9) und/oder das Verriegelungselement (10) auf dem Achskörper (26) wälzgelagert sind.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (9), das Verriegelungselement (10), die beiden Federelemente (15, 22), der Achskörper (26) und die Führungshülse (28) in einem vormontierbaren Sperrmodul (51) zusammengefasst sind, das über einen mit dem Achskörper (26) starr verbundenen Befestigungsflansch (52) an dem Getriebegehäuse (5*) montierbar ist.