DE102018212697A1 - Schaltmechanismus für ein Getriebe - Google Patents
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Abstract
Ein Schaltmechanismus (1) für ein Getriebe wird bereitgestellt. Der Schaltmechanismus (1) weist eine Schaltbetätigungseinheit (2), die ausgebildet ist, eine axiale Schaltbewegung zu erzeugen, mindestens zwei Schaltgabeln (4a, 4b) zum Verschieben von Getriebebauteilen für ein Schalten von Gängen, und mindestens eine Schaltstange (5, 5a, 5b), die ausgebildet ist, die axiale Schaltbewegung von der Schaltbetätigungseinheit (2) zu mindestens einer der mindestens zwei Schaltgabeln (4a, 4b) zu übertragen, auf. Die Kopplungsmechanismen (6a, 6b) und die Schaltstangen (5, 5a, 5b) sind zueinander axial ausgerichtet angeordnet.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Schaltmechanismus für ein Getriebe, insbesondere einen Schaltmechanismus für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs.
- Es sind Schaltmechanismen für Getriebe bekannt, die in einem Schaltgetriebe ein Schalten von Gängen über Schaltstangen ausführen, um über spezifische Schaltgabeln Getriebebauteile, beispielsweise Zahnräder oder Mitnehmer, zu verschieben. Üblicherweise sind die Schaltstangen in einer Richtung parallel zu Getriebewellen des Getriebes angeordnet, sowie parallel zueinander nebeneinander angeordnet.
- Da, wie o.a., die Schaltstangen in Richtung der Getriebewellen parallel zueinander nebeneinander angeordnet sind, verbrauchen sie einen großen Bauraum, der, insbesondere in Anbetracht von einer zunehmenden Anzahl von Baugruppen und Bauteilen, immer knapper wird.
- Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, einen Schaltmechanismus und ein Verfahren zum Schalten für ein Getriebe bereitzustellen, die den obigen Nachteil ausräumen, wobei der Schaltmechanismus eine kompakte Bauweise haben soll.
- Die Aufgabe wird durch einen Schaltmechanismus gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Schaltmechanismus für ein Getriebe eine Schaltbetätigungseinheit, die ausgebildet ist, eine axiale Schaltbewegung zu erzeugen, mindestens zwei Schaltgabeln zum Verschieben von Getriebebauteilen für ein Schalten von Gängen, mindestens eine Schaltstange, die ausgebildet ist, die axiale Schaltbewegung von der Schaltbetätigungseinheit zu mindestens einer der mindestens zwei Schaltgabeln zu übertragen, und mindestens zwei Kopplungsmechanismen zum wahlweisen Einrichten einer mechanischen Kopplung zwischen der Schaltbetätigungseinheit und einer der mindestens zwei Schaltgabeln auf.
- Durch das Vorsehen der mindestens zwei Kopplungsmechanismen und der mindestens einen Schaltstange ist ein Bauraum-sparender Aufbau möglich, da mehrere Schaltgabeln wahlweise durch die eine Schaltstange bewegt werden können, ohne dass sich der Bauraum seitlich von der Schaltstange durch das Vorsehen von nebeneinanderliegenden Schaltstangen vergrößert.
- In einer vorteilhaften Weiterbildung des Schaltmechanismus' sind die Kopplungsmechanismen und die Schaltstangen zueinander axial, also entlang einer Achse, ausgerichtet angeordnet.
- Eine solche Anordnung bietet die größte Einsparmöglichkeit an erforderlichem Bauraum.
- In einer vorteilhaften Weiterbildung des Schaltmechanismus' sind mindestens zwei Schaltstangen vorgesehen, die Schaltgabeln sind jeweils mit einer der mindestens zwei Schaltstangen verbunden und die mindestens zwei Kopplungsmechanismen sind ausgebildet, jeweils eine mechanische Kopplung zwischen der Schaltbetätigungseinheit und einer der mindestens zwei Schaltstangen einzurichten.
- Durch das Vorsehen der mindestens zwei Schaltstangen und jeweils eines Kopplungsmechanismus' können, da die Schaltgabeln an unterschiedlich langen Schaltstangen angeordnet werden können, die Kopplungsmechanismen an einem Ort zusammengefasst werden, was eine Ansteuerung erleichtert. Die Kopplungsmechanismen können dabei in einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehen sein.
- In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die mindestens zwei Schaltstangen koaxial zueinander angeordnet.
- Durch diese Anordnung ist eine weitere wirksame Bauraumeinsparung möglich, da die Schaltstangen ineinander angeordnet sein können, so dass sie nicht nebeneinander angeordnet sind.
- In einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung ist die Schaltstange mit der Schaltbetätigungseinheit verbunden und die mindestens zwei Kopplungsmechanismen sind ausgebildet, jeweils eine mechanische Kopplung zwischen der mindestens einen Schaltstange und einer der mindestens zwei Schaltgabeln einzurichten.
- Hierbei besteht die Möglichkeit, die Kopplungsmechanismen den Schaltgabeln lokal zuzuordnen. Der hierfür erforderliche Bauraumbedarf ist lokal also nicht so groß, sodass ein erforderlicher Bauraum für den Schaltmechanismus günstiger gestaltet werden kann.
- In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Schaltbetätigungseinheit einen Schaltbetätigungsaktuator auf, der entlang einer Schaltbetätigungsachse bewegbar ist, und die mindestens eine Schaltstange und die mindestens zwei Kopplungsmechanismen sind fluchtend zu der Schaltbetätigungsachse angeordnet.
- Diese Anordnung ermöglicht eine weitere Bauraumeinsparung.
- In einer vorteilhaften Weiterentwicklung weisen die mindestens zwei Kopplungsmechanismen jeweils Kopplungselemente auf, die ausgebildet sind, eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Schaltbetätigungseinheit und einer der mindestens zwei Schaltstangen, oder zwischen der mindestens einen Schaltstange und einer der mindestens zwei Schaltgabeln einzurichten.
- Die Kopplungselemente können beispielsweise durch ein Verdrehen zueinander oder durch ein Spreizen von einem der Kopplungselemente bezüglich eines anderen der Kopplungselemente einfach eine kraftschlüssige Verbindung einrichten.
- In einer alternativen vorteilhaften Weiterentwicklung weisen die mindestens zwei Kopplungsmechanismen jeweils Kopplungselemente auf, die ausgebildet sind, eine formschlüssige Verbindung zwischen der Schaltbetätigungseinheit und einer der mindestens zwei Schaltstangen, oder zwischen der mindestens einen Schaltstange und einer der mindestens zwei Schaltgabeln einzurichten.
- Die Kopplungselemente können beispielsweise durch ein Verdrehen zueinander oder durch ein Spreizen von einem der Kopplungselemente bezüglich eines anderen der Kopplungselemente einfach eine formschlüssige Verbindung einrichten, die die Schaltbewegung sicherer überträgt.
- In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Kopplungselemente ausgebildet, die formschlüssige Verbindung nach dem Prinzip eines Bajonettverschlusses einzurichten.
- Die Kopplungselemente nach dem Prinzip des Bajonettverschlusses ermöglichen eine einfache und sichere Kopplung für eine Übertragung der Schaltbewegung in beide axialen Richtungen.
- Wenn der Schaltmechanismus alternativ einen pneumatisch-betätigbaren Schaltbetätigungsaktuator, einen hydraulisch-betätigbaren Schaltbetätigungsaktuator, einen elektrisch-betätigbaren Umschaltaktuator oder einen elektromechanisch-betätigbaren Umschaltaktuator aufweist, kann der Schaltmechanismus jeweils abhängig von den Umgebungsbedingungen, den Rahmenbedingungen, etc. einfach und/oder kostengünstig angesteuert werden.
- Entsprechend einem anderen Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zum Schalten eines Gangs in einem Getriebe mit dem Schaltmechanismus die Schritte auf: Erstellen der mechanischen Kopplung zwischen der Schaltbetätigungseinheit und einer der mindestens zwei Schaltstangen; oder Erstellen der mechanischen Kopplung zwischen der mindestens einen Schaltstange und einer der mindestens zwei Schaltgabeln und Aktivieren der Schaltbetätigungseinheit, um über die spezifische Schaltgabel eine Gang-spezifische Verbindung innerhalb des Getriebes herzustellen.
- Durch dieses Verfahren, in dem die mindestens eine Schaltstange und die mindestens zwei Schaltgabeln für eine Gang-spezifische Verbindung gekoppelt werden, ist die axiale Ausrichtung der Kopplungsmechanismen und der Schaltstangen zueinander möglich, sodass ein Bauraum-sparender Aufbau möglich ist.
- In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens erfolgt das Erstellen der mechanischen Kopplung durch ein Verdrehen von Kopplungselementen zueinander.
- Durch das Verdrehen ist es einfach möglich, eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung herzustellen.
- Wenn, wie in einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens, das Erstellen der mechanischen Kopplung durch ein Aufbringen eines Drehmoments auf eines der Kopplungselemente um eine Schaltstangenachse erfolgt, kann eine kraftschlüssige Verbindung einfach ohne zusätzliche oder speziell geformte Bauteile hergestellt werden.
- Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
- Insbesondere zeigt:
-
1 eine Prinzipskizze einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltmechanismus'; -
2 eine Prinzipskizze einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltmechanismus'; und -
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Schalten eines Gangs mit dem erfindungsgemäßen Schaltmechanismus. -
1 zeigt eine Prinzipskizze einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltmechanismus'1 . Der Schaltmechanismus1 weist eine Schaltbetätigungseinheit2 auf, die eine axiale Schaltbewegung erzeugt. Die Schaltbetätigungseinheit2 weist einen pneumatisch- betätigbaren Schaltbetätigungsaktuator auf. In alternativen Ausführungsformen weist die Schaltbetätigungseinheit2 einen hydraulisch-betätigbaren Schaltbetätigungsaktuator, einen elektrisch-betätigbaren Schaltbetätigungsaktuator oder einen elektromechanisch-betätigbaren Schaltbetätigungsaktuator auf. Der Schaltbetätigungsaktuator ist entlang einer Schaltbetätigungsachse3 bewegbar, um die axiale Schaltbewegung zu erzeugen. - Der Schaltmechanismus
1 weist ferner zwei Schaltgabeln4a ,4b auf. Die Schaltgabeln4a ,4b verschieben Getriebebauteile, um in dem Getriebe Gänge zu schalten. In alternativen Ausführungsformen können auch mehr als zwei Schaltgabeln4a ,4b vorgesehen sein. - Darüber hinaus ist in dem Schaltmechanismus
1 eine Schaltstange5 vorgesehen, die die axiale Schaltbewegung von der Schaltbetätigungseinheit2 zu den zwei Schaltgabeln4a ,4b überträgt. Dazu ist die Schaltstange5 mit der Schaltbetätigungseinheit2 verbunden. - Ferner weist der Schaltmechanismus
1 zwei Kopplungsmechanismen6a ,6b auf. Mit diesen zwei Kopplungsmechanismen6a ,6b kann wahlweise jeweils eine mechanische Kopplung zwischen der Schaltbetätigungseinheit2 und einer der zwei Schaltgabeln4a ,4b eingerichtet werden. Hierbei kann sowohl lediglich eine der Schaltgabeln4a ,4b oder beide der Schaltgabeln4a ,4b über die Schaltstange5 mit der Schaltbetätigungseinheit2 verbunden werden. In der alternativen Ausführungsform mit mehr als zwei Schaltgabeln4a ,4b können mehrere für das gewünschte Schalten geeignete Schaltgabeln damit verbunden werden. - Die Kopplungsmechanismen
6a ,6b und die Schaltstange5 sind zueinander axial, also längs der Schaltbetätigungsachse3 ausgerichtet angeordnet und sind auch fluchtend zu der Schaltbetätigungsachse3 angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform sind bei einer modifizierten Anordnung der Schaltbetätigungseinheit2 die Kopplungsmechanismen6a ,6b und die Schaltstange5 nicht fluchtend oder axial zu der Schaltbetätigungsachse3 angeordnet, um durch eine solche Anordnung der Schaltbetätigungseinheit2 , die ggf. in einen Freiraum in dem Getriebe eintauchen kann, weiteren Bauraum einzusparen. - Die Kopplungsmechanismen
6a ,6b weisen jeweils Kopplungselemente7a ,7b auf, durch die jeweils eine formschlüssige Verbindung zwischen der Schaltstange5 und den zwei Schaltgabeln4a ,4b eingerichtet wird. Die formschlüssige Verbindung wird nach dem Prinzip eines Bajonettverschlusses eingerichtet. Durch die Bajonettverschlussartige Verbindung ist eine Übertragung der axialen Schaltbewegung in beiden Richtungen möglich. In alternativen Ausführungsformen können die Kopplungselemente7a ,7b auch in einer anderen Form gestaltet sein, um die formschlüssige Verbindung zu realisieren. Beispielsweise kann ein nicht-rotationssymmetrischer Bund auf der Schaltstange5 vorgesehen sein und zwei nach innen gerichtete Wände mit jeweils einer zu dem nicht-rotationssymmetrischen Bund komplementären Öffnung können auf der Seite der Schaltgabel4a ,4b vorgesehen sein. Bei einem axialen Einführen des Bunds zwischen die beiden Wände und einem Verdrehen des Bunds zu den Wänden wird dann die formschlüssige Verbindung hergestellt. - In einer weiteren alternativen Ausführungsform können die Kopplungselemente
7a ,7b auch ausgeführt sein, eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Schaltstange5 und jeweils einer der zwei Schaltgabeln4a ,4b einzurichten. Hierbei kann beispielsweise ein Reibschluss zwischen einem Vorsprung auf der Schaltstange5 und einem zur Schaltstange5 hin gerichteten Vorsprung an der Schaltgabel4a ,4b erzeugt werden. Auch ein Aufspreizen von einem der Kopplungselemente7a ,7b , so dass eine Reibkraft zwischen den Kopplungselementen7a ,7b entsteht, ist alternativ möglich. -
2 zeigt eine Prinzipskizze einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltmechanismus'1 . Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform von1 dadurch, dass in dieser Ausführungsform zwei Schaltstangen5a ,5b vorgesehen sind. - Nachstehend sind die Unterschiede zu der in
1 gezeigten Ausführungsform erläutert. - Die Kopplungsmechanismen
6a ,6b richten in dieser Ausführungsform jeweils eine mechanische Kopplung zwischen der Schaltbetätigungseinheit2 und den zwei Schaltstangen5a ,5b ein. Dazu weisen die Kopplungsmechanismen6a ,6b auch in dieser Ausführungsform die Kopplungselemente7a ,7b auf, die eine formschlüssige Verbindung, oder alternativ eine kraftschlüssige Verbindung, zwischen der Schaltbetätigungseinheit2 und einer der mindestens zwei Schaltstangen5a ,5b einrichten, wie vorstehend beschrieben wurde. Die Kopplungsmechanismen6a ,6b sind in einem gemeinsamen Gehäuse8 angeordnet. Alternativ können sie auch in separaten Gehäusen oder ohne spezielles Gehäuse angeordnet sein. Die Schaltgabeln4a ,4b sind in dieser Ausführungsform jeweils mit den Schaltstangen5a ,5b verbunden. - Die zwei Schaltstangen
5a ,5b sind koaxial zueinander angeordnet. Alternativ können die Schaltstangen5a ,5b auch in axialer Richtung nacheinander angeordnet sein. - Die Kopplungsmechanismen
6a ,6b und die Schaltstangen5a ,5b sind zueinander axial entlang der Schaltbetätigungsachse3 ausgerichtet angeordnet. -
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Schalten eines Gangs mit dem erfindungsgemäßen Schaltmechanismus1 . - Zunächst wird in Schritt
S1 in Abhängigkeit von der Ausführungsform des Schaltmechanismus'1 die mechanische Kopplung zwischen der Schaltstange5 und einer der mindestens zwei Schaltgabeln4a ,4b (1 ) oder zwischen der Schaltbetätigungseinheit2 und einer der zwei Schaltstangen5a ,5b (2 ) hergestellt. - Anschließend wird in Schritt
S2 die Schaltbetätigungseinheit2 aktiviert, um die axiale Schaltbewegung zu erzeugen und über die spezifische Schaltgabel4a ,4b eine Gang-spezifische Verbindung innerhalb des Getriebes herzustellen. - In einer der Ausführungsformen werden die Kopplungselemente
7a ,7b zueinander verdreht, um die mechanische Kopplung zu erstellen. Hierbei wird alternativ eine formschlüssige oder kraftschlüssige Kopplung erzeugt. Alternativ erfolgt die mechanische Kopplung durch das Aufbringen eines Drehmoments auf eines der Kopplungselemente7a ,7b um eine Schaltstangenachse. Hierbei kann ebenfalls alternativ entweder die formschlüssige Verbindung oder die kraftschlüssige Verbindung erzeugt werden. - Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schaltmechanismus
- 2
- Schaltbetätigungseinheit
- 3
- Schaltbetätigungsachse
- 4a, 4b
- Schaltgabel
- 5, 5a, 5b
- Schaltstange
- 6a, 6b
- Kopplungsmechanismus
- 7a, 7b
- Kopplungselement
- 8
- Gehäuse
Claims (15)
- Schaltmechanismus (1) für ein Getriebe, aufweisend: eine Schaltbetätigungseinheit (2), die ausgebildet ist, eine axiale Schaltbewegung zu erzeugen, mindestens zwei Schaltgabeln (4a, 4b) zum Verschieben von Getriebebauteilen für ein Schalten von Gängen, und mindestens eine Schaltstange (5, 5a, 5b), die ausgebildet ist, die axiale Schaltbewegung von der Schaltbetätigungseinheit (2) zu mindestens einer der mindestens zwei Schaltgabeln (4a, 4b) zu übertragen, und mindestens zwei Kopplungsmechanismen (6a, 6b) zum wahlweisen Einrichten einer mechanischen Kopplung zwischen der Schaltbetätigungseinheit (2) und einer der mindestens zwei Schaltgabeln (4a, 4b).
- Schaltmechanismus (1) gemäß
Anspruch 1 , wobei die Kopplungsmechanismen (6a, 6b) und die Schaltstangen (5, 5a, 5b) zueinander axial ausgerichtet angeordnet sind. - Schaltmechanismus (1) gemäß
Anspruch 1 oder2 , wobei mindestens zwei Schaltstangen (5, 5a, 5b) vorgesehen sind, die Schaltgabeln (4a, 4b) jeweils mit einer der mindestens zwei Schaltstangen (5a, 5b) verbunden sind, und die mindestens zwei Kopplungsmechanismen (6a, 6b) ausgebildet sind, jeweils eine mechanische Kopplung zwischen der Schaltbetätigungseinheit (2) und einer der mindestens zwei Schaltstangen (5, 5a, 5b) einzurichten. - Schaltmechanismus (1) gemäß
Anspruch 3 , wobei die mindestens zwei Schaltstangen (5, 5a, 5b) koaxial zueinander angeordnet sind. - Schaltmechanismus (1) gemäß
Anspruch 1 oder2 , wobei die Schaltstange (5, 5a, 5b) mit der Schaltbetätigungseinheit (2) verbunden ist, die mindestens zwei Kopplungsmechanismen (6a, 6b) ausgebildet sind, jeweils eine mechanische Kopplung zwischen der mindestens einen Schaltstange (5, 5a, 5b) und einer der mindestens zwei Schaltgabeln (4a, 4b) einzurichten. - Schaltmechanismus (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schaltbetätigungseinheit (2) einen Schaltbetätigungsaktuator aufweist, der entlang einer Schaltbetätigungsachse (3) bewegbar ist, und die mindestens eine Schaltstange (5, 5a, 5b) und die mindestens zwei Kopplungsmechanismen (6a, 6b) fluchtend zu der Schaltbetätigungsachse (3) angeordnet sind.
- Schaltmechanismus (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei Kopplungsmechanismen (6a, 6b) jeweils Kopplungselemente (7a, 7b) aufweisen, die ausgebildet sind, eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Schaltbetätigungseinheit (2) und einer der mindestens zwei Schaltstangen (5, 5a, 5b), oder zwischen der mindestens einen Schaltstange (5, 5a, 5b) und einer der mindestens zwei Schaltgabeln (4a, 4b) einzurichten.
- Schaltmechanismus (1) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis6 , wobei die mindestens zwei Kopplungsmechanismen (6a, 6b) jeweils Kopplungselemente (7a, 7b) aufweisen, die ausgebildet sind, eine formschlüssige Verbindung zwischen der Schaltbetätigungseinheit (2) und einer der mindestens zwei Schaltstangen (5, 5a, 5b), oder zwischen der mindestens einen Schaltstange (5, 5a, 5b) und einer der mindestens zwei Schaltgabeln (4a, 4b) einzurichten. - Schaltmechanismus (1) gemäß
Anspruch 8 , wobei die Kopplungselemente (7a, 7b) ausgebildet sind, die formschlüssige Verbindung nach dem Prinzip eines Bajonettverschlusses einzurichten. - Schaltmechanismus (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schaltbetätigungseinheit (1) einen pneumatisch-betätigbaren Schaltbetätigungsaktuator aufweist.
- Schaltmechanismus (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schaltbetätigungseinheit (1) einen hydraulisch-betätigbaren Schaltbetätigungsaktuator aufweist.
- Schaltmechanismus (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schaltbetätigungseinheit (1) einen elektrisch-betätigbaren Schaltbetätigungsaktuator oder einen elektromechanisch-betätigbaren Schaltbetätigungsaktuator aufweist.
- Verfahren zum Schalten eines Gangs in einem Getriebe mit einem Schaltmechanismus (1) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis12 mit den Schritten: - Erstellen einer mechanischen Kopplung zwischen der Schaltbetätigungseinheit (2) und einer der mindestens zwei Schaltstangen (4a, 4b); oder - Erstellen einer mechanischen Kopplung zwischen der mindestens einen Schaltstange (5, 5a, 5b) und einer der mindestens zwei Schaltgabeln (4a, 4b); und - Aktivieren der Schaltbetätigungseinheit (2), um über die spezifische Schaltgabel (4a, 4b) eine Gang-spezifische Verbindung innerhalb des Getriebes herzustellen. - Verfahren gemäß
Anspruch 13 , wobei das Erstellen der mechanischen Kopplung durch Verdrehen von Kopplungselementen (7a, 7b) zueinander erfolgt. - Verfahren gemäß
Anspruch 14 , wobei das Erstellen der mechanischen Kopplung durch ein Aufbringen eines Drehmoments auf eines der Kopplungselemente (7a, 7b) um eine Schaltstangenachse erfolgt.
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