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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Funktionseinheit für ein Getriebe, insbesondere für ein Schaltgetriebe sowie ein Getriebe mit einer solchen Funktionseinheit.
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Getriebe, insbesondere Schaltgetriebe, werden mittels Schaltfingern, welche mit Schaltlinealen des Getriebes in Eingriff gebracht werden und diese auslenken, geschaltet. Dabei bewirkt eine Auslenkung eines Schaltlineals, das mit weiteren Schaltelementen des Getriebes, beispielsweise einer Schaltmuffe, in Verbindung steht, in eine Schaltstellung, dass eine drehfeste Verbindung beispielsweise eines Zahnrades mit einer Welle hergestellt oder wieder gelöst wird. Ist ein Schaltfinger für mehrere Schaltlineale vorgesehen, so muss der Schaltfinger zudem dazu ausgebildet werden, im Rahmen einer Gassenwahl zwischen den einzelnen Schaltlinealen zu wechseln, ohne gleichzeitig zwei Lineale auszulenken.
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Der Begriff „Schaltlineal“ ist dabei stellvertretend für sämtliche Elemente eines Getriebes zu verstehen, die dazu ausgebildet sind, einen Gang des Getriebes einzulegen. Üblicherweise schließt sich an ein Schaltlineal ein Gestänge an, welches das Schaltlineal mit einer Schaltgabel verbindet, welche schließlich dazu ausgebildet ist die Schaltmuffe zu verschieben. Es sind jedoch auch Ausführungsformen von Getrieben denkbar, welche beispielsweise direkten Zugriff auf die Schaltgabeln erlauben. Daher ist der Begriff „Schaltlineal“ im Folgenden als Oberbegriff für diese Elemente zu verstehen.
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Darüber hinaus ist eine Ermittlung der gewählten Gasse und der Information, ob ein Schaltlineal ausgerückt ist, vorteilhaft, um diese Information beispielsweise innerhalb der Getriebesteuerung weiter zu verarbeiten.
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Bei heutigen Getrieben sind sämtliche Komponenten, die die oben beschriebenen Funktionen umsetzen, gesondert vorgesehen, bzw. an unterschiedlichen Positionen angeordnet, was eine einfache Montage oder Demontage erschwert. Vor allem in der Montageplanung oder der Vormontage, die beispielsweise nicht am gleichen Ort stattfindet wie die Endmontage, sind diese Nachteile spürbar.
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Ein weiterer Nachteil ist durch die unzureichende oder nur aufwendig umzusetzende Abdichtung dieser Komponenten gegenüber der Umwelt gegeben.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Funktionseinheit für ein Getriebe bereitzustellen, die alle oben beschriebenen Funktionalitäten aufweist und gleichzeitig die oben beschriebenen Probleme löst.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist eine Funktionseinheit für ein Getriebe, vorzugsweise für ein automatisiertes Schaltgetriebe, das mindestens zwei Schaltlineale aufweist, vorgesehen, aufweisend:
- - mindestens einen Schaltfinger, der dazu ausgebildet ist, zu einer Gassenwahl mit mindestens einem Schaltlineal in einer Gassenwahlstellung in Eingriff zu stehen, und der dazu ausgebildet ist, zu einem Schaltvorgang in eine Schaltstellung das mindestens eine Schaltlineal auszurücken, wobei der Schaltfinger dazu ausgebildet ist, sich beim Schaltvorgang um eine Drehachse zu drehen, und
- - ein Trägergehäuse, das als eine Einheit ausgebildet ist, in der der Schaltfinger vorgesehen ist.
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Eine solche Funktionseinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet, auf einem Schaltgetriebe vorgesehen zu werden, um dieses zu schalten. Das Schaltgetriebe kann weiter vorzugsweise durch die Funktionseinheit automatisiert ausgebildet werden, oder bereits als automatisiertes Schaltgetriebe vorliegen. Das Getriebe ist bevorzugt für die Fahrzeuganwendung ausgebildet.
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Durch die Ausbildung einer Funktionseinheit mit einem Trägergehäuse wird ein Bauteil erreicht, das sämtliche Funktionen, die zum Betrieb eines Getriebes nötig sind, umsetzen kann.
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Ist ein Schaltfinger zur Bedienung mehrerer Schaltlineale vorgesehen, so ist vorzugsweise eine Gassenwahl nötig, bei der der Schaltfinger in Eingriff mit dem entsprechenden Schaltlineal gebracht wird.
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Vorzugsweise weist das Trägergehäuse mindestens eine Koppelstelle auf, die dazu ausgebildet ist, einen Gassenwahlaktuator oder einen Schaltaktuator an das Trägergehäuse anzukoppeln, um den Schaltfinger zur Gassenwahl oder zum Schaltvorgang zu betätigen. Auf diese Weise kann ein entsprechender Aktuator an dem Trägergehäuse angebracht werden, um entsprechende Betätigungskräfte und/oder Betätigungsmomente auf den Schaltfinger direkt oder über Zwischenelemente, wie beispielsweise ein Gestänge aufzubringen. Die Koppelstelle ist weiter vorzugsweise so ausgebildet, dass bei Anbringung eines Gassenwahlaktuators oder eines Schaltaktuators eine dichtende Verbindung ausgebildet wird, so dass das Trägergehäuse dichtend verschlossen ist. Zur Übertragung der Betätigungskräfte und/oder Betätigungsmomente sind bevorzugt entsprechende Koppelabschnitte vorgesehen, die dazu ausgebildet sind, mit dem Gassenwahlaktuator oder dem Schaltaktuator eine Verbindung auszubilden.
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Vorzugsweise ist mindestens einen Gassenwahlaktuator vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, den mindestens einen Schaltfinger zur Gassenwahl mit mindestens einem Schaltaktuator und/oder mit einem der mindestens zwei Schaltlineale oder jeweils Zwischenelementen davon in Eingriff zu bringen.
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Alternativ oder zusätzlich ist mindestens ein Schaltaktuator vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, den Schaltfinger in eine Schaltstellung zu bringen.
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Der Gassenwahlaktuator und/oder der Schaltaktuator stehen dabei bevorzugt über die Koppelstelle mit dem Gehäuse in Verbindung.
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Bevorzugt sind/ist der mindestens eine Gassenwahlaktuator und/oder der mindestens eine Schaltaktuator integral mit dem Trägergehäuse ausgebildet. Dadurch wird die Funktionseinheit mit entsprechenden Aktuatoren versehen, so dass der Gassenwahlaktuator und/oder der Schaltaktuator nicht gesondert montiert werden müssen.
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Alternativ oder zusätzlich ist der Schaltfinger dazu ausgebildet, mittels translatorischer Verschiebung und/oder mittels Drehbewegung die Gassenwahl auszuführen.
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Alternativ können bei der Ausbildung der Funktionseinheit mit mehreren Schaltfingern die Schaltfinger jeweils einem Schaltlineal zugeordnet sein wobei die Schaltfinger selbst nun keine Gassenwahl durchführen müssen. Ist jedoch ein Schaltaktuator vorhanden, der dazu ausgebildet ist, mehrere der Schaltfinger in eine Schaltstellung zu bringen, kann eine Gassenwahl dadurch erfolgen, dass der Schaltaktuator durch einen Gassenwahlaktuator mit dem entsprechenden Schaltfinger in Eingriff gebracht wird. Vorzugsweise erfolgt dies darüber, dass eine Schaltstange, welche eine Kraft des Schaltaktuators auf den Schaltfinger überträgt, um diesen in eine Schaltstellung zu bringen, durch den Gassenwahlaktuator verdreht und/oder verschoben wird, wobei durch diese Verdrehung und/oder Verschiebung das Schaltlineal mit einem gewünschten der unterschiedlichen Schaltfinger in Eingriff bringbar ist.
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Vorzugsweise trägt das Trägergehäuse den mindestens einen Gassenwahlaktuator und den mindestens einen Schaltaktuator.
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Vorzugsweise wird zur Gassenwahl somit im Wesentlichen durch den Gassenwahlaktuator der mindestens eine Schaltfinger mit dem mindestens einen Schaltaktuator und/oder einem der mindestens zwei Schaltlineale in Eingriff gebracht, so dass der mindestens eine Schaltaktuator den mindestens einen Schaltfinger in eine Schaltstellung überführen kann. Der Eingriff muss dabei nicht direkt am Schaltaktuator selbst erfolgen. Es können auch Zwischenelemente verwendet werden. Vorzugsweise befindet sich zwischen dem Schaltaktuator und dem Schaltfinger eine Schaltstange, welche diese Funktion erfüllt.
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Unter der Tatsache, dass das Trägergehäuse den mindestens einen Gassenwahlaktuator oder den mindestens einen Schaltaktuator trägt, ist zu verstehen, dass diese in oder am Trägergehäuse vorgesehen sind. Sie bilden somit Elemente, die zur Erfüllung der Funktionalität der Funktionseinheit vorgesehen sind.
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Vorzugsweise ist der Schaltfinger auf einer Gassenwelle vorgesehen, wobei die Gassenwelle vorzugsweise zur Gassenwahl entlang ihrer Achse translatorisch verschiebbar und/oder um eine Achse, die nicht parallel, vorzugsweise senkrecht zur Gassenwelle ist, schwenkbar ausgebildet ist.
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Alternativ oder zusätzlich ist der Schaltfinger zum Schaltvorgang um die Gassenwelle drehbar ausgebildet ist, oder der Schaltfinger ist drehfest um die Achse der Gassenwelle mit der Gassenwelle verbunden und die Gassenwelle ist um ihre Achse drehbar ausgebildet.
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Die Gassenwelle bildet bevorzugt die Drehachse aus, um die der Schaltfinger sich beim Schaltvorgang dreht.
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Vorzugsweise ist der mindestens eine Gassenwahlaktuator als elektrischer Motor, insbesondere als Linearmotor, oder als pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist der mindestens eine Schaltaktuator als elektrischer Motor, insbesondere als Linearmotor, oder als pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet. Somit ist die Funktionseinheit einfach an einem Getriebe vorsehbar, wobei die entsprechenden elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Leitungen flexibel verlegt werden können.
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Vorzugsweise weist die Funktionseinheit einen Gassenwahlpositionssensor auf, der dazu ausgebildet ist, eine Gassenwahlstellung der Gassenwelle zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich weist die Funktionseinheit einen Schaltpositionssensor auf, der dazu ausgebildet ist, eine Schaltstellung der Schaltstange zu erfassen. Der Gassenwahlpositionssensor und/oder der Schaltpositionssensor sind dabei vorzugsweise als Sensoren ausgebildet, die ein elektrisches oder elektronisches Signal über die jeweiligen ermittelten Positionen zur Verfügung stellen können, das beispielsweise von einer Steuervorrichtung, die zur Steuerung der Funktionseinheit und/oder des Getriebes ausgebildet ist, weiter verarbeitet werden kann. Die Sensoren sind dazu ausgebildet, insbesondere nach dem Hall-Prinzip oder rein elektrisch, magnetisch oder mechanisch oder nach einer anderen geeigneten Arbeitsweise zu arbeiten.
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Vorzugsweise sind Koppelstellen vorgesehen, die dazu ausgebildet sind, entsprechende Sensorik, vorzugsweise den Gassenwahlpositionssensor oder den Schaltpositionssensor anzukoppeln. Die Koppelstellen dieser Sensoren sind bevorzugt nach Montage der Sensoren dichtend gegenüber der Umgebung ausgebildet, wobei besonders bevorzugt Koppelabschnitte vorgesehen sind, die dazu ausgebildet sind, mit dem Gassenwahlpositionssensor oder dem Schaltpositionssensor in Verbindung gebracht zu werden, so dass Bewegungen, insbesondere Verschiebungen der Gassenwelle oder der Schaltstange, durch die Sensoren erfasst werden können.
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Die Steuervorrichtung ist bevorzugt dazu ausgebildet, aus den erfassten Positionen die aktuelle Positionierung des mindestens einen Schaltfingers zu ermitteln.
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Dabei trägt das Trägergehäuse den mindestens einen Gassenwahlpositionssensor und/oder den mindestens einen Schaltpositionssensor. Analog zu den oben beschriebenen Aktuatoren ist auch hierunter zu verstehen, dass der mindestens eine Gassenwahlpositionssensor und/oder der mindestens eine Schaltpositionssensor in oder an dem Trägergehäuse vorgesehen sind, um die Funktionseinheit zusätzlich mit der Möglichkeit der Positionssensierung auszubilden.
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Vorzugsweise weist die Funktionseinheit einen mechanischen Fehlschaltsperrmechanismus auf, der dazu ausgebildet ist, einen fehlerhaften Schaltvorgang durch den mindestens einen Schaltfinger zu verhindern. Der Fehlschaltsperrmechanismus kann dabei derart ausgebildet sein, dass beispielsweise die Verschiebung einzelner Schaltlineale mechanisch gesperrt wird.
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Vorzugsweise enthält die Funktionseinheit Endlagestellungen für die Gassenwahl und/oder für die Schaltstellung, welche vorzugsweise als mechanische Anschläge ausgebildet sind. Ein Überfahren dieser Endlagestellungen wird dadurch verhindert und das Risiko von Fehlfunktionen verringert. Im Wesentlichen wird somit verhindert, dass der Schalfinger bei der Gassenwahl weiter verschoben wird als nötig, womit also verhindert wird, dass er über das äußerste Schaltlineal hinaus verschoben wird.
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Vorzugsweise weist die Funktionseinheit mindestens eine Rastierung auf, die besonders bevorzugt als federvorgespannte Rastierung ausgebildet ist und die dazu ausgebildet ist, den mindestens einen Schaltfinger in mindestens einer Gassenwahlstellung und/oder mindestens einer Schaltstellung zu rastieren.
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Vorzugsweise ist die Funktionseinheit, besonders bevorzugt das Trägergehäuse, dichtend gegenüber der Umgebung ausgebildet. Somit ist eine Kapselung der gesamten Funktionseinheit möglich, so dass diese gegen Umwelteinflüsse geschützt ist.
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Alternativ oder zusätzlich ist die Funktionseinheit, besonders bevorzugt das Trägergehäuse, zumindest teilweise dichtend gegenüber dem Getriebe ausgebildet, auf dem die Funktionseinheit vorzugsweise positioniert bzw. befestigt wird. Somit ist eine teilweise oder vollständige Kapselung der Funktionseinheit gegenüber dem Getriebe möglich.
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Vorzugsweise weist die Funktionseinheit Anschlüsse am Trägergehäuse auf, die dazu ausgebildet sind, mit einer Versorgungsquelle verbunden zu werden, um eine Energieversorgung der Funktionseinheit, insbesondere des Gassenwahlaktuators, des Schaltaktuators, des Gassenwahlpositionssensors und/oder des Schaltpositionssensors, sicherzustellen. Die Versorgung kann dabei insbesondere elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch ausgebildet sein. Dadurch wird die Energieversorgung der Funktionseinheit deutlich erleichtert.
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Vorzugsweise weist die Funktionseinheit, insbesondere das Trägergehäuse gegenüber einem Getriebe eine Montageausrichtung auf. Dies bedeutet, dass die Seite des Trägergehäuses, mit der es an dem Getriebe, vorzugsweise an dessen Gehäuse, montiert wird, eine Geometrie aufweist, die insbesondere nicht achsen- oder punktsymmetrisch ist. Gleichzeitig weist auch eine Seite des Getriebes, an der die Funktionseinheit montiert wird, eine solche Geometrie auf, wobei beide Geometrien zur Montage in Eingriff gebracht werden müssen, wozu die Funktionseinheit und das Getriebe entsprechend zueinander ausgerichtet werden müssen. Somit ist eine Montage der Funktionseinheit an dem Getriebe, bei der das Trägergehäuse falsch ausgerichtet ist, ausgeschlossen.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Funktionseinheit eine Positionierung gegenüber dem Getriebe aufweisen. Eine Positionierung weist bevorzugt Positionier- und/oder Zentrierstifte auf. Diese sind derart ausgebildet, dass sie eine Montage der Funktionseinheit lediglich in einer bestimmten Ausrichtung an dem Getriebe erlauben. Dazu müssen die Positionier- bzw. Zentrierstifte die bevorzugt an der Funktionseinheit und/oder dem Getriebe vorgesehen sind, in entsprechende Öffnungen an dem Getriebe und/oder der Funktionseinheit eingeführt werden, um eine fehlerfreie Montage sicherzustellen.
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Die Montageausrichtung und/oder die Positionierung sind vorzugsweise dazu ausgebildet, mit einer Montageausrichtung und/oder Positionierung des Getriebes in Eingriff zu treten.
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Erfindungsgemäß ist ferner ein Getriebe vorgesehen, das mindestens zwei Schaltlineale und einen Montageabschnitt, ausgebildet zur Montage einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit, aufweist. Der Montageabschnitt weist vorzugsweise eine Montageausrichtung und/oder eine Positionierung gegenüber einer oben beschriebenen Funktionseinheit auf. Das Getriebe ist somit dazu ausgebildet, eine fehlerhafte Montage einer Funktionseinheit zu verhindern.
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Vorzugsweise weist das Getriebe eine erfindungsgemäße Funktionseinheit wie oben beschrieben auf, wobei die Funktionseinheit zur Betätigung des Getriebes, insbesondere der mindestens zwei Schaltlineale, ausgebildet ist. Vorzugsweise steht die Montageausrichtung und/oder die Positionierung des Getriebes mit der Funktionseinheit, bevorzugt mit der Montageausrichtung und/oder der Positionierung der Funktionseinheit, in Eingriff. Das Getriebe ist dadurch vorteilhafterweise leicht montier- und wartbar, da die Funktionseinheit als Einheit ausgebaut bzw. gewechselt werden kann. Dadurch können Montage- und Wartungszeiten erheblich verkürzt werden. Ferner kann die Gefahr von fehlerhaften Montagen verhindert werden, indem das Trägergehäuse gegenüber dem Getriebe eine Montageausrichtung aufweist.
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Das Getriebe ist vorzugsweise als automatisiertes Schaltgetriebe ausgebildet oder durch die erfindungsgemäße Funktionseinheit automatisiert ausgebildet. Das Getriebe ist ferner bevorzugt für die Fahrzeuganwendung ausgebildet.
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Nachfolgend erfolgt die Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung mittels der beigefügten Zeichnungen.
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Im Einzelnen zeigt:
- 1 eine prinzipielle Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit, und
- 2 eine um 90° gedrehte Detailansicht einzelner Elemente der erfindungsgemäßen Funktionseinheit aus 1.
- 1 zeigt eine prinzipielle Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit FE.
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Es ist eine Funktionseinheit FE mit einem Trägergehäuse 3 gezeigt. Das Trägergehäuse 3 ist beispielsweise so ausgebildet, dass es mittels Schrauben 11 oder anderen Befestigungsmitteln an einem Getriebe G befestigt werden kann. Dabei ist das Trägergehäuse 3 so ausgebildet, dass es eine Montageausrichtung aufweist. Dies bedeutet, dass das Trägergehäuse 3 lediglich in einer einzigen Ausrichtung zu dem Getriebe G an dem Getriebe G montiert werden kann. Somit ist sichergestellt, dass eine schnelle und einfache Montage der Funktionseinheit FE erfolgen kann. Montagefehler werden dadurch minimiert.
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Das Trägergehäuse 3 ist ferner dichtend ausgeführt, so dass sämtliche Elemente, die für die Funktionalität der Funktionseinheit FE vorgesehen sind, in oder an dem Trägergehäuse 3 vorgesehen sind. Elemente, die sich an dem Trägergehäuse 3, beispielsweise an der Außenseite befinden, sind selbst dichtend ausgeführt, wobei die Montagestellen, an denen diese Elemente in das Trägergehäuse 3 eingreifen, ebenfalls abgedichtet sind.
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So ist auf einfache Weise erreichbar, dass die Funktionseinheit FE als solche ein eigenständiges in sich geschlossenes Bauteil bildet, welches leicht montiert und getauscht werden kann und welches zudem gut gegen Umwelteinflüsse wie Schmutz, Öl oder Wasser geschützt ist.
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Die Funktionseinheit FE weist ferner einen Schaltfinger 1 mit einem Schaltabschnitt 1a auf. Der Schaltabschnitt 1a ragt nach unten aus dem Trägergehäuse 3 heraus und erstreckt sich bis in das Getriebe G hinein.
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Die Funktionseinheit FE kann ferner einen Fehlschaltsperrmechanismus (nicht gezeigt) aufweisen, der dazu ausgebildet ist, ein fehlerhaftes Schalten durch den Schaltfinger 1 zu verhindern.
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Eine Gassenwelle 2 ist senkrecht zur Zeichenebene orientiert. Die Gassenwelle 2 durchdringt den Schaltfinger 1 senkrecht zur Zeichenebene in einer dafür vorgesehenen Bohrung 1b. Ferner ist der Schaltfinger 1 in axialer Richtung der Gassenwelle 2 mit der Gassenwelle 2 verbunden (nicht dargestellt), so dass Relativbewegungen zwischen Schaltfinger 1 und Gassenwelle 2 nicht möglich sind.
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Die weitere Beschreibung der Konfiguration erfolgt anhand 1 und 2.
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2 zeigt den Schaltfinger 1 sowie die Gassenwelle 2 um 90° gedreht. Zur besseren Übersichtlichkeit wurden in 2 insbesondere des Trägergehäuse 3 und das Getriebe G nicht dargestellt. Der Schaltfinger 1 ist hier mittels einer Schraube 11 auf der Gassenwelle 2 fixiert. Die Gassenwelle 2 weist eine Drehachse 2a auf. Die Drehachse 2a ist koaxial zu der Gassenwelle 2 und der Bohrung 1b des Schaltfingers 1 orientiert. Die Gassenwelle 2 ist ferner im Trägergehäuse drehbar gelagert. Somit erfolgt bei einer Drehung der Gassenwelle 2 um die Drehachse 2a aufgrund der drehfesten Verbindung zwischen Gassenwelle 2 und Schaltfinger 1 ebenfalls eine Drehung des Schaltfingers 1 um die Drehachse 2a.
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Die Gassenwelle 2 ist an einem Ende, das als Koppelabschnitt 2b ausgebildet ist, mit einem Gassenwahlaktuator 4 verbunden. Der Gassenwahlaktuator 4 kann beispielsweise als Elektromotor, vorzugsweise als Linearmotor oder als pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet sein. Ferner ist die Gassenwelle 2 axial verschiebbar innerhalb des Trägergehäuses 3 entlang der Gassenwahlrichtung Y ausgebildet, so dass sie in die Zeichenebene von 1 oder aus dieser heraus verschoben werden kann. Zur axialen Verschiebung ist der Gassenwahlaktuator 4 dazu ausgebildet, die Gassenwelle 2 mit einer Kraft axial zur Gassenwelle 2 zu beaufschlagen. Ferner ist ein Gassenwahlpositionssensor 5 vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, die Position der Gassenwelle 2 bezogen auf eine axiale Verschiebung zu erfassen.
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Das in 1 dargestellte obere Ende des Schaltfingers 1 ist als Koppelabschnitt 1c ausgebildet. Dieser greift in eine Aussparung 6a einer Schaltstange 6 ein, wodurch eine formschlüssige Kopplung von Schaltfinger 1 und Schaltstange 6 ausgebildet wird. Die Schaltstange 6 verläuft in 1 in der Zeichenebene von links nach rechts. Das linke Ende der Schaltstange 6 ist dabei als Koppelabschnitt 6b mit einem optionalen Schaltaktuator 10 verbunden, der dazu ausgebildet ist, eine Kraft auf die Schaltstange 6 auszuüben, um diese von rechts nach links und zurück in Schaltrichtung X zu verschieben.
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Der Schaltaktuator 10 kann beispielsweise als Elektromotor, vorzugsweise als Linearmotor oder als pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet sein. Zur Verschiebung der Schaltstange 6 ist der Schaltaktuator 10 dazu ausgebildet, die Schaltstange 6 mit einer Kraft in Schaltrichtung X zu beaufschlagen. Ferner ist in dem Trägergehäuse 3 ein Schaltpositionssensor 7 vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, die Position der Schaltstange 6 bezogen auf eine Verschiebung von links nach rechts und umgekehrt zu erfassen.
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Der Schaltaktuator 10 ist von einer optionalen Abdeckung 3a gegen Umwelteinflüsse geschützt. Die Abdeckung 3a schließt dabei an einer Befestigungsstelle 3b dichtend mit dem Trägergehäuse 3 ab.
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Ferner ist eine Koppelstelle 3c des Trägergehäuses 3 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist sie so ausgebildet, dass der Schaltaktuator 10 von der Funktionseinheit FE demontiert werden kann. Die Koppelstelle 3c ist durch eine Ausbildung einer Kopplungsmöglichkeit des Aktuators, hier des Schaltaktuators 10, sowie dessen dichtenden Abschluss gegenüber der Umwelt charakterisiert. Dies ist durch die dichtende Befestigungsstelle 3b und die Abdeckung 3a erfüllt.
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Der Schaltpositionssensor 7 ist hingegen integral mit dem Trägergehäuse 3 ausgeführt. Er kann demnach nicht demontiert werden.
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Der untere Teil des Schaltfingers 1 ist als Schaltabschnitt 1a ausgebildet, um in entsprechende Aussparungen 12a von Schaltlinealen 12 greifen zu können und diese anschließend mittels einer Schaltbewegung zu verschieben. Die Verschiebung der Schaltlineale 12 erfolgt dabei parallel zur Schaltrichtung X.
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Der nicht gezeigte Fehlschaltsperrmechanismus ist ferner ebenfalls in Gassenwahlrichtung Y verschiebbar ausgebildet, jedoch ist er im Gegensatz zu dem Schaltfinger 1 nicht um die Gassenwelle 2 drehbar ausgebildet. Der Fehlschaltsperrmechanismus ist ferner dazu ausgebildet, in die Aussparungen 12a der Schaltlineale 12 zu greifen, in die der Schaltabschnitt 1a des Schaltfingers 1 gerade nicht greift. Bei einer Drehung des Schaltfingers 1 um die Gassenwelle 2 hält der Fehlschaltsperrmechanismus somit alle Schaltlineale 12 fest, die nicht mit dem Schaltfinger 1 in Eingriff stehen.
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Der Schaltfinger 1 weist ferner einen Rastierabschnitt 1d auf. Dieser ist korrespondierend zu einer Rastierung 8 ausgebildet, welche ebenfalls im Trägergehäuse 3 vorgesehen ist. Die Rastierung 8 ist als federvorgespannte Rastierung ausgebildet, welche einen Rastierzapfen 8a und eine Feder 8b aufweist. Greifen Rastierabschnitt 1d und Rastierzapfen 8a ineinander, so ist der Schaltfinger 1 in der in 1 gezeigten Stellung rastiert und kann nur durch Aufbringen einer Kraft auf die Schaltstange 6 erneut um die Gassenwelle 2 gedreht werden.
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Weitere Ausprägungen und Abwandlungen der gezeigten Funktionseinheit FE sind denkbar. Beispielsweise kann auch der Schaltaktuator 10 integral in dem Trägergehäuse 3 vorgesehen sein. Der Schaltpositionssensor 7 kann hingegen mittels einer Koppelstelle in dem Trägergehäuse 3 vorgesehen sein. Auch der Gassenwahlaktuator 4 und den Gassenwahlpositionssensor 5 können integral mit dem Trägergehäuse 3 ausgeführt sein, oder mittels Koppelstellen daran montierbar ausgeführt sein. Welche Art der Befestigung des Gassenwahlaktuators 4, des Schaltaktuators 10, des Gassenwahlpositionssensors 5 und des Schaltpositionssensors 7 gewählt wird, wirkt jedoch nicht beschränkend auf den Gegenstand der Erfindung. Vielmehr sind alle denkbaren Befestigungen möglich.
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Die Funktionsweise der dargestellten Funktionseinheit stellt sich wie folgt dar.
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Ist kein Gang eingelegt, so befindet sich der Schaltfinger 1 in der Stellung, die in 1 und 2 gezeigt ist. Um einen Gang einzulegen ist bei einer Gassenwahl an dem Getriebe G, auf das die Funktionseinheit FE montiert ist, ein entsprechendes Schaltlineal 12 auszuwählen und anschließend in eine Schaltstellung zu verschieben.
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Zur Gassenwahl wird zunächst die Gassenwelle 2 in Gassenwahlrichtung Y verschoben, indem durch den Gassenwahlaktuator 4 eine Kraft in Gassenwahlrichtung Y auf die Gassenwelle 2 aufgebracht wird. Dabei wird der Schaltfinger 1, der in axialer Richtung mit der Gassenwelle 2 verbunden ist, mit dieser verschoben. Somit durchfährt der Schaltfinger 1 insbesondere mit seinem Schaltabschnitt 1a die Eingriffsabschnitte 12a der Schaltlineale 12, bis er mit seinem Schaltabschnitt 1a mit dem Eingriffsabschnitt 12a des gewünschten Schaltlineals 12 in Eingriff steht. Die Gassenwahl ist damit abgeschlossen.
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Die Position des Schaltfingers 1 in axialer Richtung der Gassenwelle 2 kann dabei mit Hilfe des Gassenwahlpositionssensors 5 erfasst werden. Dieser wandelt die Position der Gassenwelle 2 beispielsweise in ein elektrisches oder elektronisches Signal um, welches von einer Steuervorrichtung, die zur Steuerung der Funktionseinheit FE ausgebildet ist, verarbeitet werden kann. Da der Schaltfinger 1 in axialer Richtung fest mit der Gassenwelle 2 verbunden ist, kann aus der Position der Gassenwelle 2 auch direkt die Position des Schaltfingers 1 in axialer Richtung bestimmt werden. Somit kann die Gassenwahl durch eine Positionsbestimmung der Gassenwelle 2 und damit des Schaltfingers 1 gesteuert werden.
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In der gezeigten Stellung in 1 ist der Schaltfinger 1 auch bei Verschiebung in Gassenwahlrichtung Y nach wie vor mittels der Rastierung 8 rastiert. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, indem der Rastierzapfen 8a eine Erstreckung in Gassenwahlrichtung Y aufweist und Rastierzapfen 8a und Rastierabschnitt 1d so ausgebildet sind, dass sie eine Verschiebung in Gassenwahlrichtung Y nicht behindern. Bei einer Verschiebung des Schaltfingers 1 in Gassenwahlrichtung Y gleitet beispielsweise der Rastierabschnitt 1d des Schaltfingers 1, der mit dem Rastierzapfen 8a in Eingriff steht, an diesem vorbei. Somit wird eine Verschiebung des Schaltfingers 1 zur Gassenwahl nicht durch die Rastierung 8 behindert.
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Soll der Schaltfinger 1 nun in eine Schaltstellung ausgelenkt werden, muss er um die Drehachse 2a gedreht werden. Die Drehung bewirkt ein Ausschwenken des Schaltabschnitts 1a des Schaltfingers 1 in 1 nach rechts oder links, wodurch das Schaltlineal 12, welches mit dem Schaltabschnitt 1a in Eingriff steht, ebenfalls nach rechts oder links verschoben wird.
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Um den Schaltfinger 1 entsprechend zu drehen, wird mittels des Schaltaktuators 10 eine Kraft auf die Schaltstange 6 ausgeübt, so dass diese in Schaltrichtung X verschoben wird. Dabei erfolgt eine Auslenkung des Schaltfingers 1, da dessen Koppelabschnitt 1c mit der Aussparung 6a der Schaltstange 6 in Eingriff steht.
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Die Position der Schaltstange 6 wird dabei mit dem Schaltpositionssensor 7 erfasst. Dieser wandelt die Position der Schaltstange 6 beispielsweise in ein elektrisches oder elektronisches Signal um, welches von einer Steuervorrichtung, die zur Steuerung der Funktionseinheit FE ausgebildet ist, verarbeitet werden kann. Aufgrund der Kopplung von Schaltstange 6 und Schaltfinger 1 kann somit aus der Position der Schaltstange 6 auf eine Schaltstellung des Schaltfingers 1 geschlossen werden. Hat der Schaltfinger 1 dabei eine vorbestimmte Schaltstellung erreicht, ist der Schaltvorgang beendet, das Schaltlineal 12 verschoben und der Gang eingelegt.
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Um einen Gang wieder zu lösen, muss der Schaltfinger 1 das gerade verschobene Schaltlineal 12 wieder in die in 1 gezeigte Stellung überführen. Dies erfolgt in der gleichen Weise wie das Überführen in eine Schaltstellung.
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Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Vielmehr sind weitere Ausführungsformen denkbar, die ebenfalls in den Schutzbereich dieser Anmeldung fallen.
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Beispielsweise können anstatt einem Schaltfinger 1, der zur Bedienung sämtlicher Schaltlineale 12 ausgebildet ist, auch mehrere Schaltfinger 1 vorgesehen sein, die dazu ausgebildet sind, jeweils einen Teil der vorhandenen Schaltlineale 12 zu bedienen. Dies kann soweit fortgebildet werden, dass eine Ausführungsform ausgebildet werden kann, in der pro Schaltlineal 12 ein eigener Schaltfinger 1 zur Bedienung des jeweiligen Schaltlineals 12 vorgesehen ist.
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Dabei kann bei Ausführungsformen die mehrere Schaltfinger 1 umfassen auch lediglich ein Schaltaktuator 10 vorgesehen sein. Alternativ können auch mehrere Schaltaktuatoren 10 vorgesehen sein, die dazu ausgebildet sind, mehrere Schaltfinger 1 in eine Schaltstellung zu überführen.
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Die Gassenwahl kann bei derartigen Ausführungsformen wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform gestaltet sein, indem eine Verschiebung der Schaltfinger 1 in Gassenwahlrichtung Y erfolgt. Sind die Schaltfinger 1 jeweils einem Schaltlineal 12 zugeordnet, kann die Gassenwahl beispielsweise durch die Schaltstange 6 erfolgen, die dann dazu ausgebildet ist, beispielsweise mittels Drehung oder Verschiebung, mit den Koppelabschnitten 1c unterschiedlicher Schaltfinger 1 in Eingriff gebracht zu werden.
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Ist pro Schaltfinger 1 ein Schaltaktuator 10 vorgesehen und sind die Schaltfinger 1 jeweils einem Schaltlineal 12 zugeordnet, so ist ein Gassenwahlaktuator 4 nicht zwingend nötig. Stattdessen kann direkt durch Ansteuerung des entsprechenden Schaltaktuators 10 eine Gassenwahl in Kombination mit einer Schaltbewegung durchgeführt werden, wobei hier Fehlschaltungen beispielsweise in der Ansteuerung der Schaltaktuatoren 10 verhindert werden können, indem beispielsweise sichergestellt wird, dass stets lediglich ein Schaltaktuator 10 angesteuert wird.
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Die Gassenwahl kann, wie oben gezeigt, durch eine Verschiebung des Schaltfingers 1 durchgeführt werden. Dabei kann in einer weiteren Ausführungsform die Gassenwahl mittels einer Drehbewegung des Schaltfingers 1 erfolgen, wobei der Schaltfinger 1 dabei beispielsweise um eine Achse gedreht wird, welche in 2 senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Die Achse verläuft dabei vorzugsweise zentral durch die Bohrung 1b des Schaltfingers 1. Die Gassenwahl mittels Drehbewegung ist vor allem bei Schaltlinealen 12 vorteilhaft, welche auf einem Kreis angeordnet sind. Darüber hinaus ist eine Gassenwahl auch mittels einer Bewegung des Schaltfingers 1 möglich, die sich aus translatorischen und rotatorischen Anteilen zusammensetzt.
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Die oben beschriebene Ausführungsform weist eine Rastierung 8 auf, die den Schaltfinger 1 in einer Neutralstellung rastiert, in der sich kein Schaltlineal 12 in einer Schaltstellung befindet. Dadurch wird sichergestellt, dass durch die Schaltstage 6 bzw. den Schaltaktuator 10 eine Mindestkraft auf den Koppelabschnitt 1c aufgebracht werden muss, um die Kraft der Feder 8b am Rastierzapfen 8a zu überwinden und um den Schaltfinger 1 auszulenken. Dies erhöht die Bediensicherheit der Funktionseinheit FE gegenüber Fehlschaltungen. Es können darüber hinaus weitere Ausführungsformen ausgebildet werden, die eine Rastierung 8 aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, den Schaltfinger 1 beispielsweise in einer Schaltstellung zu rastieren. Auch sind Ausführungsformen denkbar, bei denen der Schaltfinger 1 in mehreren Stellungen rastiert werden kann.
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Die oben beschriebene Ausführungsform der Funktionseinheit FE ist ferner durch eine drehfeste Verbindung des Schaltfingers 1 und der Gassenwelle 2 um die Drehachse 2a charakterisiert. Es sind jedoch andere Ausführungsformen denkbar, bei denen zwischen dem Schaltfinger 1 und der Gassenwelle 2 keine drehfeste Verbindung um die Drehachse 2a besteht. In diesen Ausführungsformen ist der Schaltfinger 1 drehbar auf der Gassenwelle 2 gelagert. Die Gassenwelle 2 kann dabei drehfest in dem Trägergehäuse 3 vorgesehen sein. Zur Durchführung eines Schaltvorgangs wird somit der Schaltfinger 1 um die Gassenwelle 2 gedreht.
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Ferner ist eine Betätigung der Funktionseinheit, insbesondere der Gassenwelle 2 und des Schaltfingers 1 nicht zwingend durch translatorische Verschiebungen zu erreichen. Alternativ kann beispielsweise die Drehung des Schaltfingers 1 auch durch Aufbringen eines Drehmomentes auf die Gassenwelle 2 oder den Schaltfinger 1 erfolgen.
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Sämtliche der beschriebenen Ausführungsformen begrenzen den Gegenstand der Erfindung nicht. Stattdessen sind sämtliche Merkmale dieser Ausführungsformen beliebig miteinander kombinierbar, um weitere Ausführungsformen von Funktionseinheit FE auszubilden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltfinger
- 1a
- Schaltabschnitt
- 1b
- Bohrung
- 1c
- Koppelabschnitt
- 1d
- Rastierabschnitt
- 2
- Gassenwelle
- 2a
- Drehachse
- 2b
- Koppelabschnitt
- 3
- Trägergehäuse
- 3a
- Abdeckung
- 3b
- Befestigung Abdeckung
- 3c
- Koppelstelle
- 4
- Gassenwahlaktuator
- 5
- Gassenwahlpositionssensor
- 6
- Schaltstange
- 6a
- Aussparung
- 6b
- Koppelabschnitt
- 7
- Schaltpositionssensor
- 8
- Rastierung
- 8a
- Rastierzapfen
- 8b
- Feder
- 10
- Schaltaktuator
- 11
- Schraube
- 12
- Schaltlineal
- 12a
- Eingriff
- FE
- Funktionseinheit
- G
- Getriebe
- X
- Schaltrichtung
- Y
- Gassenwahlrichtung
