DE102022209343A1

DE102022209343A1 - Schaltvorrichtung für ein Getriebe

Info

Publication number: DE102022209343A1
Application number: DE102022209343.7A
Authority: DE
Inventors: Sven Holst
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-09-08
Filing date: 2022-09-08
Publication date: 2024-03-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung (1) für ein Getriebe, umfassend einen Verstellhebel (5), welcher um einen Drehpunkt (4) verschwenkbar ist, und ein Stellelement (9), das einer Betätigung mindestens eines Schaltelements dient und unter einem festen Abstand zu dem Drehpunkt (4) axial verschiebbar ist. Der Verstellhebel (5) steht exzentrisch zu dem Drehpunkt (4) direkt mit dem Stellelement (9) in Kontakt oder kann mit dem Stellelement (9) in Kontakt gebracht werden, wobei bei diesem Kontakt ein Verschwenken des Verstellhebels (5) eine von einem Schwenkwinkel des Verstellhebels (5) abhängige, axiale Verschiebung des Stellelements (9) hervorruft. Dabei ändert sich ein radialer Abstand des Kontakts zu dem Drehpunkt (4) mit Änderung des Schwenkwinkels, wobei der Kontakt zwischen Verstellhebel (5) und Stellelement (9) seitens des Stellelements (9) und seitens des Verstellhebels (5) an jeweiligen Anlaufkonturen (14, 16, 17) stattfindet, an welchen der Kontakt mit Änderung des Schwenkwinkels und damit mit Änderung des radialen Abstands zu dem Drehpunkt (4) jeweils entlangwandert. Um hierbei eine bestimmte Charakteristik zu verwirklichen, ist die jeweilige Anlaufkontur (16, 17) des Verstellhebels (5) und/oder des Stellelements als Kurvenbahn (18, 19) mit zumindest abschnittsweise voneinander abweichenden Steigungen ausgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Getriebe, insbesondere für ein automatisiertes Schaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe, umfassend einen Verstellhebel, welcher um einen Drehpunkt verschwenkbar ist, und ein Stellelement, das einer Betätigung mindestens eines Schaltelements dient und unter einem festen Abstand zu dem Drehpunkt axial verschiebbar ist, wobei der Verstellhebel exzentrisch zu dem Drehpunkt direkt mit dem Stellelement in Kontakt steht oder in Kontakt bringbar ist, wobei bei diesem Kontakt ein Verschwenken des Verstellhebels eine von einem Schwenkwinkel des Verstellhebels abhängige, axiale Verschiebung des Stellelements hervorruft, wobei sich ein radialer Abstand des Kontakts zu dem Drehpunkt mit Änderung des Schwenkwinkels ändert, und wobei der Kontakt zwischen Verstellhebel und Stellelement seitens des Stellelements und seitens des Verstellhebels an jeweiligen Anlaufkonturen stattfindet, an welchen der Kontakt mit Änderung des Schwenkwinkels und damit mit Änderung des radialen Abstands zu dem Drehpunkt jeweils entlangwandert. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Schaltgetriebe, bei welchem mindestens eine vorgenannte Schaltvorrichtung vorgesehen ist.
Bei automatisierten Schaltgetrieben und Automatikgetrieben werden Gangwechsel üblicherweise automatisiert vollzogen, indem im Rahmen eines Gangwechsels ein oder mehrere Schaltelemente zum Auslegen eines aktuellen Ist-Ganges geöffnet und im Folgenden ein oder mehrere Schaltelemente zum Schalten eines Ziel-Ganges geschlossen werden. Bei formschlüssigen Schaltelementen, wie unsynchronisierten Klauenschaltelementen oder Sperrsynchronisationen, wird ein Öffnen und auch ein Schließen des jeweiligen Schaltelements dabei üblicherweise durch eine entsprechende axiale Verschiebung eines zugehörigen Betätigungselements vorgenommen, welches hierbei häufig als Schaltmuffe ausgebildet ist. Für das automatisierte Verschieben des Betätigungselements ist dieses zumeist über eine Schaltgabel mit einem Stellelement in Form einer Schaltstange gekoppelt, die über einen zugehörigen Aktuator gezielt axial verschoben werden kann, um hierdurch die entsprechende axiale Verschiebung des zugehörigen Betätigungselements hervorzurufen.
Aus der DE 197 13 423 A1 sind unterschiedliche Ausführungen von Schaltvorrichtungen für ein Getriebe bekannt. Bei einer Variante sind dabei Kurvenscheiben vorgesehen, die um einen gemeinsamen Drehpunkt verschwenkt werden können und jeweils mit je einer Rolle je eines zugehörigen Verstellhebels in Kontakt stehen. Die Verstellhebel nehmen zwischen sich zum einen einen Kraftspeicher sowie zum anderen ein stiftähnliches Koppelelement auf, welches mit einem Ende in eine Nut eines Stellelements in Form einer Schaltstange einfasst. Dabei wird ein Verschwenken der Kurvenscheiben um den Drehpunkt über die Verstellhebel mittels des Koppelelements in axiale Verschiebungen des Stellelements umgesetzt.
Zudem offenbart die US 2010/126294 A1 eine Schaltvorrichtung, bei welcher Verstellhebel jeweils um einen Drehpunkt verschwenkt werden können. Der einzelne Verstellhebel kann dabei durch Verschwenken um den Drehpunkt exzentrisch direkt mit einem zugehörigen Stellelement in Kontakt gebracht werden, woraufhin ein weiteres Verschwenken des Verstellhebels in eine von einem Schwenkwinkel abhängige, axiale Verschiebung des Stellelements umgesetzt wird. Die Verschiebung des Stellelements findet dabei unter einem festen Abstand zu dem Drehpunkt statt, wobei sich im Zuge der Änderung des Schwenkwinkels des Verstellhebels und der damit einhergehenden, axialen Verschiebung des Stellelements ein radialer Abstand des Kontakts zwischen Verstellhebel und Stellelement zum Drehpunkt ändert. Dabei wandert der Kontakt an Anlaufkonturen entlang, die seitens des Verstellhebels und seitens des Stellelements jeweils ausgestaltet sind. Während die Anlaufkontur des Verstellhebels dabei durch eine kreisförmig abgerundete Oberfläche gebildet ist, liegt die Anlaufkontur am Stellelement als in axialer Richtung orientierte, plane Anlauffläche vor, die an einem radial gegenüber dem restlichen Stellelement vorstehenden Vorsprung definiert ist.
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltvorrichtung zu schaffen, mittels welcher eine Schwenkbewegung in eine axiale Stellbewegung zur Betätigung mindestens eines Schaltelements umgesetzt werden kann, wobei bei dieser Umsetzung eine bestimmte Charakteristik auf einfache Art und Weise verwirklicht sein soll.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Getriebe, bei welchem mindestens eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung zur Anwendung kommt, ist ferner Gegenstand von Anspruch 12.
Gemäß der Erfindung umfasst eine Schaltvorrichtung einen Verstellhebel, welcher um einen Drehpunkt verschwenkt werden kann, und ein Stellelement, das einer Betätigung mindestens eines Schaltelements dient und unter einem festen Abstand zu dem Drehpunkt axial verschoben werden kann. Der Verstellhebel steht exzentrisch zu dem Drehpunkt entweder direkt mit dem Stellelement in Kontakt oder kann mit dem Stellelement in direkten Kontakt gebracht werden, wobei bei diesem Kontakt ein Verschwenken des Verstellhebels eine von einem Schwenkwinkel abhängige, axiale Verschiebung des Stellelements hervorruft. Ein radialer Abstand des Kontakts zu dem Drehpunkt ändert sich dabei mit Änderung des Schwenkwinkels. Zudem findet der Kontakt zwischen Verstellhebel und Stellelement seitens des Stellelements und seitens des Verstellhebels an jeweiligen Anlaufkonturen statt, an welchen der Kontakt mit Änderung des Schwenkwinkels und damit mit Änderung des radialen Abstands zu dem Drehpunkt jeweils entlangwandert.
Bei dem Verstellhebel handelt es sich um ein Bauteil der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung, welches um den Drehpunkt verschwenkt werden kann und dabei gegenüber dem Drehpunkt mit mindestens einem Teil vorsteht, um einen jeweiligen Hebelarm zum Umsetzen der Schwenkbewegung in eine axiale Verschiebung des Stellelements zu bilden. Bevorzugt verfügt der Verstellhebel zu diesem Zweck über eine Basis, mit welcher der Verstellhebel um den Drehpunkt verschwenkbar ist, wobei an dieser Basis weiter bevorzugt der mindestens eine gegenüber dem Drehpunkt vorstehende Teil des Verstellhebels ansetzt. Letzterer kann hierbei durch einen jeweiligen Schenkel gebildet sein, der jeweils für den Kontakt mit dem axial verschiebbaren Stellelements vorgesehen ist. Mehrere Schenkel sind dabei insbesondere dann vorhanden, wenn für unterschiedliche Schwenkrichtungen des Verstellhebels jeweils je eine Koppelung an je einer Anlaufkontur des Verstellhebels vorzunehmen ist.
Das Stellelement der Schaltvorrichtung kann axial verschoben werden, wobei eine axiale Verschiebung dabei für die Betätigung mindestens eines Schaltelements des Schaltgetriebes ausgeführt wird. Insbesondere überträgt das Stellelement die axiale Verschiebebewegung dabei auf ein Betätigungselement des mindestens einen Schaltelements, um dieses je nach Verschieberichtung in einen geöffneten oder einen geschlossenen Zustand zu überführen. Insbesondere ist das Stellelement axial verschiebbar geführt, wobei diese Führung dabei unter einem festen Abstand zu dem Drehpunkt des Verstellhebels vorgenommen ist. Besonders bevorzugt liegt das Stellelement als Schaltstange vor, über welche durch axiale Verschiebung die entsprechende Stellbewegung des mindestens einen Schaltelements eingeleitet werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung wird ein Verschwenken des Verstellhebels um den Drehpunkt in eine axiale Verschiebung des Stellelements umgesetzt. Zu diesem Zweck tritt der Verstellhebel entweder im Zuge des Verschwenkens exzentrisch zu dem Drehpunkt direkt mit dem Stellelement in Kontakt, wobei besonders bevorzugt aber permanent ein direkter, exzentrisch zu dem Drehpunkt liegender Kontakt des Verstellhebels zu dem Stellelement besteht. Da das Stellelement unter einem festen Abstand zu dem Drehpunkt liegt, also eine Achse, entlang welcher die axiale Verschiebung des Stellelements stattfindet, stets den gleichen Abstand zu dem Drehpunkt aufweist, muss sich ein radialer Abstand des Kontakts zu dem Drehpunkt mit Änderung des Schwenkwinkels beim Verschwenken des Verstellhebels um den Drehpunkt ändern. Dies hat zur Folge, dass der Kontakt an Konturen entlangwandert, die seitens des Verstellhebels und seitens des Stellelements vorgesehen sind.
Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung entlang der Achse gemeint, entlang welcher das Stellelement verschoben werden kann. Hingegen bedeutet „radial“ eine Orientierung in Durchmesserrichtung ausgehend von einem Mittelpunkt in Form des Drehpunkts.
Der Kontakt zwischen Verstellhebel und Stellelement besteht erfindungsgemäß als direkter Kontakt, worunter im Rahmen der Erfindung zu verstehen ist, dass der Verstellhebel und das Stellelement unmittelbar miteinander in Kontakt stehen. Es sind also bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung keine zwischenliegenden, weder mit dem Verstellhebel, noch mit dem Stellelement fest verbundenen Bauteile vorgesehen, welche den Kontakt zwischen dem Verstellhebel und dem Stellelement mittelbar herstellen. Im Rahmen der Erfindung können der Verstellhebel und/oder das Stellelement einteilig oder auch mehrteilig ausgeführt sein, wobei im Falle einer mehrteiligen Ausgestaltung die Einzelteile jedoch fest miteinander verbunden sind.
Unter einer „Anlaufkontur“ ist im Sinne der Erfindung bei einem Umriss des jeweiligen Bauteils, also bei einem Umriss des Verstellhebels oder des Stellelements, der Bereich zu verstehen, in welchem der Kontakt zwischen Verstellhebel und Stellelement stattfindet und in dem der Kontakt wandert. Dementsprechend handelt es sich bei der Anlaufkontur um einen Teil des Umrisses, d.h. einen Teil einer äußeren Linie des jeweiligen Bauteils. Der Umriss bzw. diese äußere Linie wird dabei in einer Ebene definiert, in welcher die Achse liegt, entlang welcher das Stellelement verschoben werden kann, und die senkrecht zu einer Drehachse durch den Drehpunkt verläuft.
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die jeweilige Anlaufkontur des Verstellhebels und/oder des Stellelements als Kurvenbahn mit zumindest abschnittsweise voneinander abweichenden Steigungen ausgeführt ist. Mit anderen Worten ist also die Anlaufkontur des Verstellhebels oder die Anlaufkontur des Stellelements oder sowohl die Anlaufkontur des Verstellhebels, als auch die Anlaufkontur des Stellelements als Kurvenbahn gestaltet, die zumindest an Abschnitten unterschiedliche Steigungen aufweist.
Eine derartige Ausgestaltung einer Schaltvorrichtung hat dabei den Vorteil, dass durch die zumindest abschnittsweise abweichend voneinander gestalteten Steigungen der die jeweilige Anlaufkontur bildenden Kurvenbahn Einfluss darauf genommen werden kann, in welchen axialen Verschiebeweg eine Änderung des Schwenkwinkels beim Verschwenken des Verstellhebels um den Drehpunkt umgesetzt wird. Durch Wahl der zumindest abschnittweise vorhandenen, unterschiedlichen Steigungen der jeweiligen Kurvenbahn kann dabei problemlos eine jeweils geforderte Charakteristik bei dieser Umsetzung verwirklicht werden. Aufgrund des direkten Kontakts des Verstellhebels mit dem Stellelement kann ferner auf weitere, separate Bauteile verzichtet werden, wodurch die Schaltvorrichtung mit niedrigem Herstellungsaufwand realisiert werden kann.
Im Rahmen der Erfindung kann eine die jeweilige Anlaufkontur bildende Kurvenbahn sowohl seitens des Verstellhebels, als auch des Stellelements vorgesehen sein, wobei besonders bevorzugt aber nur eines der beiden Bauteile, also entweder der Verstellhebel oder das Stellelement, eine derartig gestaltete Anlaufkontur aufweist. Des Weiteren weist die jeweilige Kurvenbahn dabei zumindest Teilabschnitte auf, die sich hinsichtlich ihrer jeweiligen Steigung voneinander unterscheiden.
Im Sinne der Erfindung ist unter einer „Kurvenbahn“ ein Verlauf der jeweiligen Anlaufkontur zu verstehen, wobei dieser Verlauf kurvenförmig oder kurvenartig gestaltet ist und eine Bahn für das Entlangwandern des Kontakts bildet. Das Entlangwandern findet dabei bevorzugt entlang einer Kontaktlinie statt. Die Kurvenbahn weist erfindungsgemäß zumindest abschnittsweise voneinander abweichende Steigungen auf, womit im Sinne der Erfindung gemeint ist, dass sich Anstiege beim Entlangwandern des Kontakts an der Kurvenbahn zumindest in einzelnen Abschnitten voneinander unterscheiden.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung sind die voneinander abweichenden Steigungen der Kurvenbahn so gewählt, dass bei dem Entlangwandern des Kontakts an der jeweiligen Anlaufkontur mit Änderung des Schwenkwinkels stets eine gleichmäßige axiale Verschiebung des Stellelements stattfindet. In vorteilhafter Weise kann hierdurch trotz des sich ändernden, radialen Abstands des Kontakts zum Drehpunkt eine gleichmäßige axiale Bewegung des Stellelements und damit konstante Verschiebegeschwindigkeit mit Verschwenken des Verstellhebels realisiert werden. Es lässt sich also ein linearer Zusammenhang zwischen der Änderung des Schwenkwinkels und der Änderung des axialen Verschiebewegs des Stellelements verwirklichen. Dadurch wird der sich ändernden Abstand des Kontakts zum Drehpunkt also quasi kompensiert.
Gemäß einer hierzu alternativen Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung sind die voneinander abweichenden Steigungen der Kurvenbahn so gewählt, dass sich bei dem Entlangwandern des Kontakts an der jeweiligen Anlaufkontur jeweils unterschiedliche axiale Verschiebungen des Stellelements mit Änderung des Schwenkwinkels ergeben. Dies hat den Vorteil, dass somit durch entsprechende Gestaltung der jeweiligen Anlaufkontur abschnittsweise unterschiedliche Verschiebegeschwindigkeiten beim axialen Verschieben des Stellelements im Zuge des Verschwenkens des Verstellhebels realisiert werden können. So kann je nach gewünschter Betätigungscharakteristik des mindestens einen Schaltelements in einem oder mehreren Bereichen des Schwenkwinkels ein schnelleres axiales Verschieben sowie in einem oder mehreren Bereichen ein im Vergleich hierzu langsameres axiales Verschieben dargestellt werden.
In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit umfasst die jeweilige Anlaufkontur einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt, einen dritten Abschnitt und einen vierten Abschnitt. Der erste Abschnitt ist einem ersten Bereich des Schwenkwinkels zugeordnet, wobei eine Änderung des Schwenkwinkels im ersten Bereich eine gleichmäßige axiale Verschiebung des Stellelements bewirkt. Hingegen ist der zweite Abschnitt einem zweiten Bereich des Schwenkwinkels zugeordnet und weist im Vergleich zum ersten Abschnitt eine höhere Steigung auf, wodurch Änderungen des Schwenkwinkels im zweiten Bereich im Vergleich zum ersten Abschnitt jeweils größere axiale Verschiebungen des Stellelements bewirken. Der dritte Abschnitt ist einem dritten Bereich des Schwenkwinkels zugeordnet und weist im Vergleich zum ersten Abschnitt eine niedrigere Steigung auf, wodurch Änderungen des Schwenkwinkels im dritten Bereich im Vergleich zum ersten Abschnitt geringere axiale Verschiebungen des Stellelements bewirken. Ferner ist der vierte Abschnitt einem vierten Bereich des Schwenkwinkels zugeordnet und weist im Vergleich zum dritten Abschnitt eine noch niedrigere Steigung auf, wodurch Änderungen des Schwenkwinkels im vierten Bereich im Vergleich zum dritten Abschnitt noch geringere axiale Verschiebungen des Stellelements bewirken.
Hierdurch kann eine geeignete Charakteristik für die Betätigung mindestens eines Schaltelements dargestellt werden, indem dem ersten Bereich im Wesentlichen eine Neutralposition des Stellelements mit Toleranzausgleich zuzuordnen ist, während im zweiten Bereich der Übergang aus der Neutralposition in einen Kontaktbereich stattfindet, in welchem ein Kraftschluss oder ein Formschluss bei dem mindestens einen Schaltelement beginnt. Im dritten Bereich liegt dann der mögliche Kontaktbereich des mindestens einen Schaltelements, wobei hier ein geringerer Verschiebeweg bei gleicher Änderung des Schwenkwinkels zu generieren ist, um eine gute Schaltqualität zu erreichen. Dem vierten Bereich ist dann insbesondere ein Verriegelungsbereich zuzuordnen, in welchem das mindestens eine Schaltelement bereits den Kraftschluss bzw. Formschluss erreicht hat und hier ein noch geringerer Weg darzustellen ist, um gegenüber Toleranzen und Verschleiß unempfindlicher zu sein und eine sichere Verriegelung darstellen zu können. Eine derartige Verriegelung könnte dabei im Rahmen der Erfindung über ein separates Element der Schaltvorrichtung dargestellt oder aber mit in die jeweilige Anlaufkontur integriert sein.
Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass die Kurvenbahn zumindest abschnittsweise einen gekrümmten Verlauf aufweist. Im Bereich dieses gekrümmten Verlaufs wird eine sich ständig ändernden Steigung realisiert, wobei dies insbesondere dann verwirklicht ist, wenn über die Anlaufkontur mit Änderung des Schwenkwinkels stets eine gleichmäßige axiale Verschiebung des Stellelements darzustellen ist.
Alternativ oder ergänzend zu der vorgenannten Ausführungsform setzt sich die jeweilige Anlaufkontur zumindest abschnittsweise aus einzelnen linear verlaufenden Segmenten zusammen, die voneinander abweichenden Steigungen aufweisen. Bei dem einzelnen Segment ist dabei jeweils eine konstante Steigung verwirklicht.
In Weiterbildung der Erfindung kann der Verstellhebel in beide Schwenkrichtungen verschwenkt werden, wobei jeder Schwenkrichtung je eine Anlaufkontur als Kurvenbahn mit zumindest abschnittsweise voneinander abweichenden Steigungen zugeordnet ist. Die Kurvenbahnen können hierbei voneinander abweichend gestaltet sein, um je nach Schwenkrichtung unterschiedliche Betätigungscharakteristiken zu generieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist bei dem Stellelement oder dem Verstellhebel die jeweilige Anlaufkontur durch eine Mantelfläche eines Zylinders gebildet, während bei dem Verstellhebel oder dem Stellelement die jeweilige Anlaufkontur als Kurvenbahn mit zumindest abschnittsweise voneinander abweichenden Steigungen ausgeführt ist. In Weiterbildung dieser Ausführungsform ist die Mantelfläche durch den Umfang eines Bolzens gebildet. Besonders bevorzugt ist der Bolzen dabei seitens des Stellelements ausgebildet, während die jeweilige Anlaufkontur bildende Kurvenbahn seitens des Verstellhebels ausgebildet ist. Weiter bevorzugt ist diese Variante dabei mit der vorhergehenden Weiterbildung kombiniert, bei welcher der Verstellhebel in beide Schwenkrichtungen verschwenkt werden kann, wobei der Verstellhebel dann für jede der Schwenkrichtungen mit je einer Kurvenbahn versehen ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Stellelement starr mit mindestens einer Schaltgabel verbunden. In vorteilhafter Weise kann hierdurch eine axiale Verschiebebewegung problemlos auf ein jeweiliges Betätigungselement des mindestens einen Schaltelements übertragen werden.
Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass zudem ein Stellaktuator, insbesondere ein elektromechanischer Stellaktuator, vorgesehen ist, durch welchen das Verschwenken des Verstellhebels um den Drehpunkt erzeugt werden kann. Hierdurch kann ein Verschwenken des Verstellhebels auf zuverlässige Art und Weise realisiert werden. Besonders bevorzugt erzeugt der Stellaktuator beim Verschwenken eine konstante Winkelgeschwindigkeit.
Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Getriebe, bei welchem es sich insbesondere um ein automatisiertes Schaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe handelt. Dieses Getriebe umfasst dabei mindestens eine Schaltvorrichtung, welche nach einer oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Varianten ausgebildet ist. Hierdurch kann ein zuverlässiges Betätigen je mindestens eines Schaltelements mit einer jeweils darzustellenden Charakteristik vorgenommen werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

1 eine schematische Ansicht einer Schaltvorrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
2 eine schematische Darstellung einer Schaltvorrichtung gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung.

Aus 1 geht eine schematische Ansicht einer Schaltvorrichtung 1 hervor, welche für die Anwendung bei einem automatisierten Schaltgetriebe oder einem Automatikgetriebe vorgesehen ist. Dabei dient die Schaltvorrichtung 1 innerhalb des automatisierten Schaltgetriebes bzw. des Automatikgetriebes der Betätigung mindestens eines - vorliegend nicht weiter gezeigten - Schaltelements, welches konkret als kraftschlüssiges oder formschlüssiges Schaltelement vorliegen kann.
Die Schaltvorrichtung 1 umfasst einen Stellaktuator 2, welcher als elektromechanischer Stellaktuator ausgebildet ist und eine Welle 3 aufweist, an der eine Schwenkbewegung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit um einen Drehpunkt 4 erzeugt werden kann. Auf der Welle 3 ist ein Verstellhebel 5 mit einer Basis 6 drehfest aufgesetzt, wobei sich an diese Basis 6 zwei Schenkel 7 und 8 des Verstellhebels 5 anschließen.
Bei der Schaltvorrichtung 1 ist zudem ein Stellelement 9 in Form einer Schaltstange 10 vorgesehen, die unter einem festen Abstand zu dem Drehpunkt 4 entlang einer Achse 11 axial verschoben werden kann. Auf der Schaltstange 10 ist eine Schaltgabel 12 fest angeordnet, die eine axiale Verschiebebewegung auf ein - vorliegend ebenfalls nicht gezeigtes - Betätigungselement überträgt, welches insbesondere als Schaltmuffe ausgestaltet ist und eine Betätigung des mindestens einen Schaltelements vornimmt, indem bei der axialen Verschiebung der Schaltstange 10 und damit auch der Schaltgabel 12 das mindestens eine Schaltelement über die Schaltmuffe in einen geöffneten oder einen geschlossenen Zustand überführt wird.
Die Schaltstange 10 ist ferner mit einem Bolzen 13 versehen, welcher zwischen den Schenkeln 7 und 8 des Verstellhebels 5 liegt. Bei Verschwenken des Verstellhebels 5 über den Stellaktuator 2 um den Drehpunkt 4 steht der Verstellhebel 5 dabei je nach Schwenkrichtung an einem seiner Schenkel 7 oder 8 exzentrisch zu dem Drehpunkt 4 mit dem Bolzen 13 in Kontakt, so dass das Verschwenken des Verstellhebels 5 seitens der Schaltstange 10 in eine axiale Verschiebung umgesetzt wird.
Seitens der Schaltstange 10 findet der Kontakt dabei an einer Anlaufkontur 14 statt, die durch den Umfang 15 des Bolzens 13 gebildet ist. Auf Seiten des Verstellhebels 5 sind an den Schenkeln 7 und 8 jeweils Anlaufkonturen 16 und 17 definiert, an denen je nach Schwenkrichtung der Kontakt stattfindet. Ein radialer Abstand des Kontakts zum Drehpunkt 4 wandert dabei mit zunehmendem Schwenkwinkel des Verstellhebels 5, so dass der Kontakt zwischen dem Bolzen 13 und dem Verstellhebel 5 entlang der Anlaufkontur 14 sowie entlang der jeweiligen Anlaufkontur 16 bzw. 17 des jeweiligen Schenkel 7 bzw. 8 wandert.
Als Besonderheit sind die Anlaufkonturen 16 und 17 des Verstellhebels 5 nun jeweils als Kurvenbahn 18 bzw. 19 ausgeführt. Steigungen der Kurvenbahnen 18 und 19 sind dabei jeweils so gewählt, dass bei Kontakt des jeweiligen Schenkels 7 bzw. 8 mit dem Bolzen 13 trotz des sich ändernden radialen Abstands des Kontakts zwischen dem jeweiligen Schenkels 7 bzw. 8 und dem Bolzen 13 zu dem Drehpunkt 4 ein linearer Zusammenhang zwischen einer Änderung des Schwenkwinkels des Verstellhebels 5 und der axialen Verschiebung der Schaltstange 10 besteht. Dementsprechend wird bei gleichmäßigem Verschwenken des Verstellhebels 5 auch eine gleichmäßige axiale Verschiebung der Schaltstange 10 mit konstanter Verschiebegeschwindigkeit bewirkt.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltvorrichtung 20 gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung. Diese Schaltvorrichtung 20 entspricht dabei im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 1, wobei im Unterschied dazu zum einen ein Verstellhebel 5 nun über einen - vorliegend nicht weiter gezeigten - Stellaktuator nur in einer Schwenkrichtung um den Drehpunkt 4 verschenkt werden kann. Der Verstellhebel 5 ist dabei auch nur mit einem Schenkel 8 versehen, an welchem er exzentrisch zu dem Drehpunkt 4 mit dem Bolzen 13 der Schaltstange 10 in Kontakt steht.
Erneute findet der Kontakt dabei seitens des Bolzens 13 an einer Anlaufkontur 14 in Form des Umfangs 15 des Bolzens 13 sowie seitens des Schenkels 8 an einer Anlaufkontur 21 statt, wobei Letztere dabei nun durch eine Kurvenbahn 22 gebildet ist, die sich aus mehreren linear verlaufenden Segmenten 23 bis 26 zusammensetzt. Diese Segmente 23 bis 26 weisen dabei jeweils voneinander abweichende Steigungen auf, um im Zuge des Verschwenkens des Verstellhebels 5 mit Änderung des Schwenkwinkels unterschiedliche axiale Verschiebewege der Schaltstange 10 zu erzeugen.
So bildet das Segment 23 einen ersten Abschnitt der Kurvenbahn 22, der einem ersten Bereich des Schwenkwinkels zugeordnet ist, wobei in diesem ersten Bereich des Schwenkwinkels eine Änderung des Schwenkwinkels eine gleichmäßige axiale Verschiebung der Schaltstange 10 bewirkt. Durch das Segment 24 ist ein zweiter Abschnitt der Kurvenbahn 22 definiert, der einem zweiten Bereich des Schwenkwinkels zugeordnet ist und im Vergleich zum Segment 23 eine höhere Steigung aufweist, wodurch Änderungen des Schwenkwinkels im zweiten Bereich eine im Vergleich zum Segment 23 größere axiale Verschiebung des Stellelements bewirken. Ein dritter Abschnitt der Kurvenbahn 22, welcher einem dritten Bereich des Schwenkwinkels zugeordnet ist, ist durch das Segment 25 gebildet, welcher im Vergleich zum Segment 23 eine niedrigere Steigung aufweist, wodurch Änderungen des Schwenkwinkels im dritten Bereich im Vergleich zum ersten Abschnitt der Kurvenbahn 22 geringere axiale Verschiebungen der Schaltstange 10 bewirken. Schließlich wird durch das Segment 26 ein vierter Abschnitt der Kurvenbahn 22 definiert, welcher einem vierten Bereich des Schwenkwinkels zugeordnet ist. Im Vergleich zum Segment 25 ist hier eine noch geringere Steigung vorgesehen, wodurch Änderungen des Schwenkwinkels im vierten Bereich im Vergleich zum dritten Abschnitt der Kurvenbahn 22 noch geringere axiale Verschiebungen der Schaltstange 10 bewirken.
Durch Ausgestaltung der Anlaufkontur 21 kann dabei eine jeweils gewünschte Betätigungscharakteristik des mindestens einen Schaltelements über die Schaltstange 10 abgebildet werden. So ist dem ersten Bereich im Wesentlichen eine Neutralposition der Schaltstange 10 mit Toleranzausgleich zuzuordnen ist, während im zweiten Bereich der Übergang aus der Neutralposition in einen Kontaktbereich stattfindet, in welchem ein Kraftschluss oder ein Formschluss bei dem mindestens einen Schaltelement beginnt. Im dritten Bereich liegt dann der mögliche Kontaktbereich des mindestens einen Schaltelements, wobei hier im Verglich zum ersten Bereich ein geringerer Verschiebeweg bei gleicher Änderung des Schwenkwinkels zu generieren ist, um eine gute Schaltqualität zu erreichen. Dem vierten Bereich ist dann insbesondere ein Verriegelungsbereich zuzuordnen, in welchem das mindestens eine Schaltelement bereits den Kraftschluss bzw. Formschluss erreicht hat und hier ein noch geringerer Verschiebeweg zu erzeugen ist, um gegenüber Toleranzen und Verschleiß unempfindlicher zu sein und eine sichere Verriegelung darstellen zu können. Letztere kann dabei seitens des - vorliegend nicht gezeigten - Verstellaktuators vorgenommen sein.
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen einer Schaltvorrichtung kann eine Schwenkbewegung in eine axiale Stellbewegung zur Betätigung mindestens eines Schaltelements umgesetzt und dabei eine bestimmte Charakteristik auf einfache Art und Weise verwirklicht werden.
Bezugszeichen

1: Schaltvorrichtung
2: Stellaktuator
3: Welle
4: Drehpunkt
5: Verstellhebel
6: Basis
7: Schenkel
8: Schenkel
9: Stellelement
10: Schaltstange
11: Achse
12: Schaltgabel
13: Bolzen
14: Anlaufkontur
15: Umfang
16: Anlaufkontur
17: Anlaufkontur
18: Kurvenbahn
19: Kurvenbahn
20: Schaltvorrichtung
21: Anlaufkontur
22: Kurvenbahn
23: Segment
24: Segment
25: Segment
26: Segment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19713423 A1 [0003]
US 2010126294 A1 [0004]

Claims

Schaltvorrichtung (1; 20) für ein Getriebe, insbesondere für ein automatisiertes Schaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe, umfassend einen Verstellhebel (5), welcher um einen Drehpunkt (4) verschwenkbar ist, und ein Stellelement (9), das einer Betätigung mindestens eines Schaltelements dient und unter einem festen Abstand zu dem Drehpunkt (4) axial verschiebbar ist, wobei der Verstellhebel (5) exzentrisch zu dem Drehpunkt (4) direkt mit dem Stellelement (9) in Kontakt steht oder in Kontakt bringbar ist, wobei bei diesem Kontakt ein Verschwenken des Verstellhebels (5) eine von einem Schwenkwinkel des Verstellhebels (5) abhängige, axiale Verschiebung des Stellelements (9) hervorruft, wobei sich ein radialer Abstand des Kontakts zu dem Drehpunkt (4) mit Änderung des Schwenkwinkels ändert, und wobei der Kontakt zwischen Verstellhebel (5) und Stellelement (9) seitens des Stellelements (9) und seitens des Verstellhebels (5) an jeweiligen Anlaufkonturen (14, 16, 17; 14, 21) stattfindet, an welchen der Kontakt mit Änderung des Schwenkwinkels und damit mit Änderung des radialen Abstands zu dem Drehpunkt (4) jeweils entlangwandert, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Anlaufkontur (16, 17; 21) des Verstellhebels (5) und/oder des Stellelements als Kurvenbahn (18, 19; 22) mit zumindest abschnittsweise voneinander abweichenden Steigungen ausgeführt ist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die voneinander abweichenden Steigungen der Kurvenbahn (18, 19) so gewählt sind, dass bei dem Entlangwandern des Kontakts an der jeweiligen Anlaufkontur (16, 17) mit Änderung des Schwenkwinkels stets eine gleichmäßige axiale Verschiebung des Stellelements (9) stattfindet.
Schaltvorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die voneinander abweichenden Steigungen der Kurvenbahn (22) so gewählt sind, dass sich bei dem Entlangwandern des Kontakts an der jeweiligen Anlaufkontur (21) jeweils unterschiedliche axiale Verschiebungen des Stellelements (9) mit Änderung des Schwenkwinkels ergeben.
Schaltvorrichtung (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahn (22) einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt, einen dritten Abschnitt und einen vierten Abschnitt umfasst, wobei der erste Abschnitt einem ersten Bereich des Schwenkwinkels zugeordnet ist und eine Änderung des Schwenkwinkels im ersten Bereich eine gleichmäßige axiale Verschiebung des Stellelements (9) bewirkt, wobei der zweite Abschnitt einem zweiten Bereich des Schwenkwinkels zugeordnet ist und im Vergleich zum ersten Abschnitt eine höhere Steigung aufweist, wodurch Änderungen des Schwenkwinkels im zweiten Bereich im Vergleich zum ersten Abschnitt jeweils größere axiale Verschiebungen des Stellelements (9) bewirken, wobei der dritte Abschnitt einem dritten Bereich des Schwenkwinkels zugeordnet ist und im Vergleich zum ersten Abschnitt eine niedrigere Steigung aufweist, wodurch Änderungen des Schwenkwinkels im dritten Bereich im Vergleich zum ersten Abschnitt geringere axiale Verschiebungen des Stellelements (9) bewirken, und wobei der vierte Abschnitt einem vierten Bereich des Schwenkwinkels zugeordnet ist und im Vergleich zum dritten Abschnitt eine noch niedrigere Steigung aufweist, wodurch Änderungen des Schwenkwinkels im vierten Bereich im Vergleich zum dritten Abschnitt noch geringere axiale Verschiebungen des Stellelements (9) bewirken.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahn (18, 19) zumindest abschnittsweise einen gekrümmten Verlauf aufweist.
Schaltvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kurvenbahn (22) zumindest abschnittsweise aus einzelnen linear verlaufenden Segmenten (23, 24, 25, 26) zusammensetzt, die voneinander abweichenden Steigungen aufweisen.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellhebel (5) in beide Schwenkrichtungen verschwenkbar ist, wobei jeder Schwenkrichtung je eine Anlaufkontur (16, 17) als Kurvenbahn (18, 19) mit zumindest abschnittsweise voneinander abweichenden Steigungen zugeordnet ist.
Schaltvorrichtung (1; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Stellelement (9) oder dem Verstellhebel die jeweilige Anlaufkontur (14) durch eine Mantelfläche eines Zylinders gebildet ist, während bei dem Verstellhebel (5) oder dem Stellelement die jeweilige Anlaufkontur (16, 17; 21) als Kurvenbahn (18, 19; 22) mit zumindest abschnittsweise voneinander abweichenden Steigungen ausgeführt ist.
Schaltvorrichtung (1; 20) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche durch den Umfang eines Bolzens (13) gebildet ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (9) starr mit mindestens einer Schaltgabel (12) verbunden ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zudem ein Stellaktuator (2), insbesondere ein elektromechanischer Stellaktuator, vorgesehen ist, durch welchen das Verschwenken des Verstellhebels (5) um den Drehpunkt erzeugbar ist.
Getriebe, insbesondere automatisiertes Schaltgetriebe oder Automatikgetriebe, umfassend mindestens eine Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11.