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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung für ein Fahrzeuggetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Derartige Schaltanordnungen sind bereits in vielfältiger Form und Ausgestaltung bekannt und gebräuchlich. In der
DE 10 2014 221 196 A1 wird eine Kupplungseinrichtung offenbart, die eine automatisierte Betätigung beim Auslösen eines Schaltvorganges ermöglicht.
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Weiter wird auf die
DE 10 2016 217 578 A1 hingewiesen. Dort ist eine Schaltvorrichtung eines Kraftfahrzeuggetriebes offenbart, welche eine Schaltstange, eine erste Innenhülse, welche mit der Schaltstange fest verbunden ist, eine zweite Innenhülse, welche mit der Schaltstange ebenfalls fest verbunden ist und eine Außenhülse vorhanden, welche durch beide Innenhülsen axial und in Umfangsrichtung fest mit der Schaltstange verbunden ist, wobei ein Schaltfinger vorhanden ist, welcher auf der Außenhülse axial zwischen den Innenhülsen angeordnet ist.
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Außerdem wird auf die
DE 10 2011 089 054 A1 hingewiesen. Dort ist eine Schaltvorrichtung für ein Fahrzeug-Getriebe offenbart, wobei eine Schaltwelle vorhanden ist und auf der Schaltwelle eine über ein Kopplungsmittel bewegbare Schalthülse eingesetzt wird, wobei ein Übertragungselement zum Bewegen der Schaltwelle vorhanden ist. Dabei ist zwischen der Schalthülse und der Schaltwelle ein Dämpfungsmittel angeordnet.
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Daneben wird auf die
DE 10 2006 023 527 A1 verwiesen. Hier ist eine Schaltvorrichtung für ein Handschaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges offenbart, wobei einem Schaltfinger kraftempfindliche Mittel zugeordnet sind, um den Schaltvorgang haptisch zu unterstützen.
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Zuletzt wird auf die
DE 10 2011 104 864 A1 hingewiesen. Dort ist ein Betätigungsmodul für ein Schaltgetriebe offenbart, wobei eine Schaltwelle zum Schalten von Gängen des Schaltgetriebes gegeben ist und eine Halterung mit einem Schaltkonturträger vorhanden ist, wobei die Halterung die Schaltwelle zumindest teilweise umgibt und über einen an der Schaltwelle fixierten Mitnehmer mit der Schaltwelle in Eingriff bringbar ist, wobei die Halterung innenseitig axial ausgerichtete Führungsnuten aufweist, in denen der Mitnehmer unter einer Spielpassung in Drehrichtung axial verschieblich angeordnet ist.
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Schaltmodule nach dem Stand der Technik weisen eine tangentiale Sicherung zwischen Schaltgewicht und Schaltwelle z.B. mittels Verzahnung bzw. einer axialen Sicherung mittels Verschraubung auf. Dabei ergibt sich ein unmittelbarer Kraftfluss von der Verzahnung der Schaltwelle über die Schnittstelle Schaltwelle - Sperrhülse hin zum Schaltfinger bzw. Schnittstelle Schaltwelle - Rastierungshülse hin zur Schalt- und Wählkontur auf der Rastierungshülse.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden. Insbesondere soll eine Schaltanordnung für ein Fahrzeuggetriebe bereitgestellt werden, bei welchem eine Entkopplung des Schaltvorgangs an der Schnittstelle von Rastierungshülse zur Schaltwelle realisiert wird und eine Relativbewegung zwischen Schaltfinger bzw. Rastierungshülse und Schaltwelle über einen definierten Kraftverlauf unter Einhaltung eines konkreten Spiels für die Entkopplung mit Weiterleitung des geänderten Schaltkraftverlaufs über die Schaltwelle an den Fahrer modelliert wird.
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Lösung der Aufgabe
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Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale nach dem Anspruch 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Im Stand der Technik wird versucht, die Handschaltung für ein Fahrzeuggetriebe aufzuwerten. Dabei spielen Fragen eines verbesserten Schaltkomforts sowie die Integration von Zusatzfunktionen einen wesentliche Rolle. So ergeben sich mit dem Einsatz von elektrisch oder elektronisch gesteuerte Kupplungen, sogenannte E-Kupplungen bzw. E-Clutches neue Herausforderungen für Handschaltgetriebe. Dabei wird beispielsweise im elektronischen Kupplungsmanagement nur noch das Schaltsignal durch die Betätigung des Schaltknaufs genutzt, um die Aktivierung der Kupplung vorzunehmen. D. h. ein Betätigen des Kupplungspedals entfällt. Zweckmäßig ist dabei, die Bewegung des Schaltknaufs beim Einlegen bzw. Auslegen eines Ganges in zwei Abschnitte zu teilen. Das erste Wegstück führt zu einer Relativbewegung zwischen Schalthebel und Schaltwelle, um Zeit und ein Signal für den Kupplungsvorgang zu gewinnen. Der restliche Weg bewegt, nach Erreichen eines Endanschlages, die Schaltwelle und legt somit den Gang ein bzw. aus. Durch die Bewegung des Schaltknaufs durch den Fahrer wird also die Schaltabsicht signalisiert und von einem integrierten Sensor an eine Kupplungselektronik weitergegeben, um die Betätigung der Kupplung zu aktivieren. Der Schalt- und Wählvorgang selbst wird weiterhin durch das Schaltmodul ausgeführt. Damit der Schaltvorgang nicht vor dem Entkuppeln stattfindet, ist die Bereitstellung eines definierten Zeitfensters erforderlich. Es tritt somit eine Verzögerung zwischen Schaltabsicht und umgesetzten Schaltvorgang auf. Auch ergeben sich mit einer Schaltverzögerung neue Möglichkeiten der Beeinflussung des Schaltkomforts. Der verzögerte Schaltvorgang öffnet zudem ein Zeitfenster, um die bei einem Schaltvorgang ablaufenden komplexen Vorgängen im Getriebe besser steuern zu können. Die Bereitstellung dieser Verzögerung soll durch die vorliegende Erfindung gelöst werden.
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Vorliegend stellt die Kupplungsbetätigung Teil einer nicht näher gezeigten Handschaltung für ein nicht näher gezeigtes Fahrzeuggetriebe dar. Die Handschaltung ist über eine nicht näher gezeigte Datenleitung mit einer nicht näher gezeigten Kupplung wirkverbunden. Die Handschaltung weist den Schalthebel und die Schaltwelle auf. Der Schalthebel beinhaltet ferner eine Schaltmasse.
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Die Schaltwelle umfasst einen Beweger, die Wirkverbindung erfolgt in einem definierten Bereich über eine (in Vorspannung befindliche) Schenkelfeder.
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Die erfindungsgemäße Schaltanordnung für ein Fahrzeuggetriebe besteht aus einer Schaltwelle und einer Rastierungshülse. Dabei weist die Schaltwelle einen verdrehfest verbundenen Beweger auf.
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Ein weiterer Vorteil, der sich durch die Schaltverzögerung der erfindungsgemäßen Schaltanordnung ergibt ist ein insgesamt verbesserter Schaltkomfort für den Nutzer. Das ergibt sich daraus, dass der Schaltvorgang durch die Schaltverzögerung exakter ausführen lässt.
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Außerdem bekommt der Nutzer am Schalthebel eine Rückmeldung, dass der Schaltvorgang abgeschlossen ist. Durch die in der erfindungsgemäßen Schaltanordnung verbaute Mechanik erhält der Nutzer in der Weise eine Rückmeldung, dass nach Abschluß des Schaltvorgangs und dem Zurückkehren der Schaltanordnung in die Nulllage ein deutliches Einrasten haptisch für den Nutzer am Schalthebel erfahrbar wird.
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Weiterhin wird durch die erfindungsgemäße Schaltanordnung erreicht, dass dem Schaltgetriebe schlicht mehr Zeit eingeräumt wird, um den Synchronisierungsvorgang durchzuführen. Schaltgetrieben nach dem Stand der Technik verbleibt insgesamt weniger Zeit um eine Synchronisierung während des Schaltvorgangs vorzunehmen. Durch die erfindungsgemäße Schaltanordnung wird Zeit gewonnen, welche dann in eine verbesserte Synchronisierung mündet.
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Die Rastierungshülse weist eine Schenkelfeder auf. Dabei ist der Beweger zwischen einem ersten Federschenkel und einem zweiten Federschenkel der Schenkelfeder beweglich angeordnet.
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Die Schenkelfeder ist eine schraubenförmig gewickelte Drahtfeder mit abstehenden geraden Enden. Es soll jedoch auch im Rahmen der Erfindung liegen andere Federtypen, bzw. zwei oder mehr einzeln bewegbare Federn vorzusehen, die das Wirkungsprinzip erfüllen können.
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Die Schenkelfeder besteht aus einem ersten Federschenkel, einem Federkörper und einem zweiten Federschenkel. Der Federkörper ist um einen Teil der Schaltwelle angeordnet. Der erste Federschenkel und der zweite Federschenkel flankieren jeweils den Beweger und zentrieren diesen an einem Anschlag der Rastierungshülse. Wird die Schaltwelle gegenüber der Rastierungshülse verdreht, lenkt der Beweger je nach Betätigungsrichtung entweder den ersten oder den zweiten Federschenkel aus.
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Der Beweger ist durch einen Endanschlag der Rastierungshülse in seiner Bewegung begrenzt. Der Schalthebel formt weiterhin einen Endanschlag für den Beweger aus, sodass der Beweger ab einer gewissen Verdrehung die Relativbewegung zwischen der Rastierungshülse und der Schaltwelle blockiert und damit auch eine Verdrehung der Rastierungshülse zur Schaltwelle erst erlaubt.
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Die Wirkungsweise der Schenkelfeder ist derart, dass die Bauteile, d.h. der Beweger und der Anschlag bzw. die Schaltwelle und die Rastierungshülse zunächst in Ausgangslage unter Vorspannung in einer Nulllage gehalten werden. Einer der Federschenkel wird dann über den Beweger in eine Richtung gedrückt, welche von dem jeweils anderen Federschenkel abgewandt ist. Dies erfolgt so lange, bis der Beweger an dem Endanschlag anschlägt. Die Relativbewegung wird durch den Endanschlag der Rastierungshülse begrenzt.
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Die Relativbewegung kann durch ein Wegmesssystem gemessen werden. Es erfolgt also ein definierter Kraftverlauf während der Relativbewegung über die Schenkelfeder und ein definierter Entkopplungsweg über den Endanschlag, wenn der Beweger einen Federschenkel in die dem jeweils anderen Federschenkel abgewandte Richtung drückt. Der Beweger ist durch den ersten Federschenkel und/oder den zweiten Federschenkel in die Nulllage zurückschwenkbar.
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Die Schaltwelle und die Rastierungshülse sind also in Drehrichtung in einem durch den Endanschlag definierten Winkelbereich voneinander entkoppelbar, um einen verzögerten Eingriff von Schaltwelle und Rastierungshülse zu erreichen. Damit soll ein spürbares Spiel in beide Richtungen über die vorgespannte Schenkelfeder unterdrückt werden.
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Die Rastierungshülse bildet einen Anschlag aus. Der Anschlag ist in Nulllage von dem ersten Federschenkel und dem zweiten Federschenkel flankiert. In Nulllage reicht der Anschlag an den Beweger ran. Dabei ist der Beweger in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als gewölbte Blechstruktur aus der Rastierungshülse herausgeformt.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die Schaltwelle eine Schalt- und Wählkontur. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Schalt- und Wählkontur auch als separates Bauteil auf der Schaltwelle angeordnet sein. Die Schalt- und Wählkontur weist beispielsweise auch die Schaltkulisse auf.
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Die Schaltwelle umfasst weiterhin eine Verzahnung, die zur Kraftübertragung in der Schaltanordnung dient.
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Weiter umfasst die Rastierungshülse einen ersten Schaltfinger und einen zweiten Schaltfinger, um ein nicht näher gezeigtes Schaltgestänge zu betätigen.
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Außerdem umfasst die Rastierungshülse eine NE-Blech-Zunge, die einstückig aus der Rastierungshülse herausgezogen ist.
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Zuletzt umfasst die auf der Schaltwelle befindliche Rastierungshülse einen Geber, welcher mit einem Sensor oder Schalter zusammenwirkt, um den eingelegten Rückwärtsgang zu detektieren.
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Dabei ist der Geber in der Schaltanordnung zur Detektierung der Schaltposition vorgesehen. Dazu registriert der Geber, welcher der möglichen Gänge eingelegt ist. Neben den Vorwärtsgängen detektiert der Geber auch, ob ein Neutralgang oder ein Rückwärtsgang eingelegt ist. Nachdem der Geber die aktuelle Wählposition detektiert hat, sendet der Geber seine Daten an den Sensor im Schaltgehäuse. Das Schaltgehäuse umfasst die Schaltanordnung. Beispielsweise bei Detektierung des Rückwärtsganges kann der Geber dem Sensor darüber die Information liefern und der Sensor wiederum liefert diese Information an einen Rechner im Fahrzeug, welcher dann das Signal zur Aktivierung der Rückfahrlichter während des eingelegten Rückwärtsganges liefert. Die Schaltanordnung kann ferner einen Geber aufweisen, welcher mit einem Sensor in einem Getriebegehäuse zusammenwirkt. Wenn ein Fahrer schalten will und folglich den Schaltknauf zum Einlegen bzw. Auslegen eines Ganges bewegt, d.h. bei Mitteilung einer Schaltabsicht am Schalthebel ohne begonnene Schaltung an der Schaltwelle, detektiert der Sensor die Bewegung des Gebers und leitet daraufhin ein elektronisches Signal an die Betätigung der Schaltwelle weiter. Damit entsteht eine zeitliche Verzögerung des Schaltvorgangs, die vom Fahrer nicht wahrgenommen werden soll.
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Die oben genannte Relativbewegung wird über den Geber und den Sensor detektiert.
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Obwohl nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und dargestellt wurde, ist es offensichtlich, dass der Fachmann zahlreiche Modifikationen hinzufügen kann, ohne Wesen und Umfang der Erfindung zu verlassen.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
- 1 eine Schaltwelle nach dem Stand der Technik;
- 2a ein Prinzipschaubild in einer ersten Lage;
- 2b das Prinzipschaubild in einer zweiten Lage;
- 2c das Prinzipschaubild in einer dritten Lage;
- 3a eine erfindungsgemäße Schaltwelle aus einer ersten Blickrichtung;
- 3b die erfindungsgemäße Schaltwelle aus 3 a aus einer zweiter Blickrichtung;
- 4 einen vergrößerten Ausschnitt der 3 b;
- 5a ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Schaltwelle aus einer ersten Blickrichtung;
- 5b die Schaltwelle aus 5a aus einer zweiten Blickrichtung.
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Ausführungsbeispiel
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In 1 ist eine Schaltwelle 21 nach dem Stand der Technik gezeigt. Auf dieser Schaltwelle 21 ist eine Schalt- und Wählkontur 22, eine erste Sperrhülse 2 und eine zweite Sperrhülse 3 mit einem ersten Schaltfinger 23 und einem zweiten Schaltfinger 24 gezeigt. Außerdem ist ein NE-Blech 7 gezeigt. Außer den beiden Schaltfingern 23 und 24 sind alle Teile verdrehfest mit der Schaltwelle 21 verschweißt. Die beiden Schaltfinger 23 und 24 wiederum sind verdrehfest mit den beiden Sperrhülsen 2 und 3 verschweißt. Folglich findet ein unmittelbarer Kraftfluss von einer Verzahnung 25 der Schaltwelle 21 über die Schnittstellen der Sperrhülsen 2 und 3 hin zu den Schaltfingern 23 und 24 statt.
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In den 2a bis 2c ist die Wirkungsweise des Systems näher dargestellt. Gemäß 2a sind die Bauteile, d.h. ein Beweger 15 und ein Anschlag 12 bzw. die Schaltwelle 1 und die Rastierungshülse 17 in einer Nulllage zentriert. Gemäß 2b wird bei der Auslenkung des Bewegers 15 der Federschenkel 18 bzw. 19 der Schenkelfeder 11 in eine von dem jeweils anderen Federschenkel 19 bzw. 18 abgewandten Richtung gedrückt, bis der Beweger 15 an einem Endanschlag 20 anschlägt (siehe 2c). Die Relativbewegung zwischen Schaltwelle 1 und Rastierungshülse 17 wird so durch den Endanschlag 20 begrenzt. Eine Auslenkung 13 kann über ein Wegmesssystem 14 gemessen werden (siehe 2c). Es erfolgen also ein definierter Kraftverlauf während der Relativbewegung über die Schenkelfeder 11 und ein definierter Entkopplungsweg über den Endanschlag 20. Der Beweger 15 ist durch die Schenkelfeder 11 in die Nulllage zurückschwenkbar.
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Die Schaltwelle 1 und die Rastierungshülse 17 sind also in Drehrichtung in einem durch den Endanschlag 20 definierten Winkelbereich voneinander entkoppelbar, um einen verzögerten Eingriff von Schaltwelle 1 und Rastierungshülse 17 zu erreichen. Ein spürbares Spiel soll in beide Richtungen über die vorgespannte Schenkelfeder 11 unterdrückt werden.
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In 3a ist die erfindungsgemäße Schaltwelle 1 aus einer ersten Blickrichtung gezeigt. Dort ist auf der Schaltwelle 1 die Rastierungshülse 17 angeordnet. Weiter ist die Schalt- und Wählkontur 8 verdrehfest mit der Schaltwelle 1 verschweißt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schalt- und Wählkontur 8 nicht als Teil der Rastierungshülse 17 ausgeführt. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel findet sich in den 5a und 5b.
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Die Rastierungshülse 17 umfasst hier eine NE-Blech-Zunge 9, welche einstückig als Teil der Rastierungshülse 17 ausgeformt ist. Weiter weist die Rastierungshülse 17 einen ersten Schaltfinger 4 und einen zweiten Schaltfinger 5 auf. Weiter weist die Schaltwelle 1 wiederum endseitig die Verzahnung 6 auf. Die Rastierungshülse 17 formt weiterhin den Endanschlag 20 für den Beweger 15 aus, sodass der Beweger 15 ab einer gewissen Verdrehung die Relativbewegung zwischen der Rastierungshülse 17 und der Schaltwelle 1 blockiert.
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3b zeigt die Rastierungshülse 17 nach 3a aus einer weiteren Perspektive. Dort ist ein Ausschnitt 16 vergrößert als 4 wiedergegeben. Die restlichen Merkmale stimmen mit der Beschreibung zu 3a überein.
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In 4 ist der Beweger 15 gut zu erkennen, welcher verdrehfest mit der Schaltwelle 1 verbunden ist. Weiter ist die Schenkelfeder 11 mit dem ersten Federschenkel 18 und dem zweiten Federschenkel 19 zu erkennen, wobei in dem Zwischenraum zwischen dem ersten Federschenkel 18 und dem zweiten Federschenkel 19 der Beweger 15 und der Anschlag 12 in einer Flucht angeordnet sind.
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5a und 5b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltwelle 1 mit, wobei hier die Schalt- und Wählkontur 8 als Teil der Rastierungshülse 17 ausgeformt ist.
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Die Rastierungshülse 17 umfasst hier ebenso die NE-Blech-Zunge 9, welche einstückig als Teil der Rastierungshülse 17 ausgeformt ist. Weiter weist die Rastierungshülse 17 den ersten Schaltfinger 4 und den zweiten Schaltfinger 5 auf. Weiter weist die Schaltwelle 1 wiederum endseitig die Verzahnung 6 auf. Die Rastierungshülse 17 formt weiterhin den Endanschlag 20 für den Beweger 15 aus, sodass der Beweger 15 ab einer gewissen Verdrehung die Relativbewegung zwischen der Rastierungshülse 17 und der Schaltwelle 1 blockiert.
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5b zeigt die Rastierungshülse 17 nach 5a aus einer weiteren Perspektive. Hier ist ersichtlich, dass die Schalt- und Wählkontur 8 einstückig als Teil der Rastierungshülse 17 ausgebildet ist. Ansonsten stimmen alle Merkmale zwischen den 3a und 3b mit den 5a und 5b überein.
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Die Schaltwelle 1 kann ferner einen Geber aufweisen, welcher mit einem Sensor zusammenwirkt. Wenn ein Fahrer schalten will und folglich den Schaltknauf zum Einlegen in einen Gang bzw. Auslegen aus einem Gang bewegt, d.h. bei Mitteilung einer Schaltabsicht an der Rastierungshülse 17 ohne begonnene Schaltung an der Schaltwelle 1, detektiert der Sensor die Bewegung des Gebers und leitet daraufhin ein elektronisches Signal an die Betätigung der Kupplung weiter. Die dabei auftretende zeitliche Verzögerung des Schaltvorgangs wird für das Betätigen der Kupplung genutzt.
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Die oben genannte Relativbewegung (Auslenkung 13) wird über das Wegmesssystem 14 (Geber und den Sensor) detektiert.
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Ist die Schaltung beendet, kuppelt das System automatisch wieder ein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltwelle
- 2
- 1. Sperrhülse
- 3
- 2. Sperrhülse
- 4
- 1. Schaltfinger (SdT)
- 5
- 2. Schaltfinger (SdT)
- 6
- Verzahnung
- 7
- NE-Blech
- 8
- Schalt- und Wählkontur
- 9
- NE-Blech-Zunge
- 10
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- 11
- Schenkelfeder
- 11a
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- 11b
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- 12
- Anschlag
- 13
- Auslenkung
- 14
- Wegmesssystem
- 15
- Beweger
- 16
- Ausschnitt
- 17
- Rastierungshülse
- 18
- Erster Federschenkel
- 19
- Zweiter Federschenkel
- 20
- Endanschlag
- 21
- Schaltwelle (SdT)
- 22
- Schalt- und Wählkontur
- 23
- Erster Schaltfinger
- 24
- Zweiter Schaltfinger
