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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gangschaltsystemfür ein mit einer Schaltwelle versehenes Getriebe eine Fahrzeugs.
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Die Erfindung wird vorzugsweise in Fahrzeugen verschiedener Art eingesetzt, aber kann auch innerhalb anderer technischer Gebiete angewendet werden, wo es erwünscht ist, einen Wechsel zwischen verschiedenen Übersetzungsverhältnissen durchzuführen. Andere Fahrzeuge wie Schiffe, kleine Boote etc. sind hier kurz zu erwähnen.
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In herkömmlichen, gegenwärtig angebotenen Gangschaltungssystemen werden oft Getriebe mit mehreren Schaltwellen eingesetzt. Gemäß der etablierten Technik ist jede Schaltwelle mit einer Schaltgabel versehen, von denen jede mit einer Schaltmuffe verbunden wird, um einen Gangwechsel auszuführen. Die Schaltgabel kann zusammen mit ihrer Schaltmuffe zwischen verschiedenen Positionen bewegt werden, um zwischen verschiedenen Übersetzungsverhältnissen und möglicherweise der neutralen Position zu wechseln. Wenn ein Gang mittels des Gangschalthebels oder durch automatische Gangauswahl ausgewählt wird, kommt die mit dem gewünschten Übersetzungsverhältnis verbundene Schaltwelle in Eingriff. Die Schaltwelle wird dann in ihrer Längsrichtung bewegt, um auf ein neues Übersetzungsverhältnis zu schalten.
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Da vermutlich mehrere Schaltwellen in dem Getriebe enthalten sind, ist das Getriebe relativ groß und benötigt viel Raum, seine Konstruktion ist relativ kompliziert und das Getriebe ist teuer. Dies gilt insbesondere in Fällen, in denen Getriebelösungen viele Gänge haben, zum Beispiel wenn das Getriebe sechs verschiedene Übersetzungsverhältnisse zusätzlich zum Rückwärtsgang hat. In diesem Fall kann das Getriebe vier verschiedene Schaltwellen enthalten, eine Schaltgabel für jedes Zahnradpaar zusammen mit einer Schaltgabel für den Rückwärtsgang. Ein solches Getriebe benötigt viel Raum und hat außerdem einen komplizierten Aufbau mit vielen verschiedenen Teilen, die ineinander passen und relativ zueinander bewegt werden müssen.
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Ein Startpunkt, um Getriebe einfacher und kleiner zu machen, besteht darin, die Anzahl der Komponenten zu reduzieren, indem nur eine Schaltwelle in dem Getriebe verwendet wird. Das Prinzip der Anwendung einer Schaltwelle ist an sich bekannt. Wir verweisen hier auf
DE 199 01 056 ,
WO 95/16869 ,
EP 0 131 720 ,
US 6,389,919 ,
US 3,929,029 zusätzlich zu früheren schwedischen Patentanmeldungen desselben Anmelders.
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DE 199 01 056 A1 beschreibt eine Schaltvorrichtung mit Einwellenschaltung. Auf der Schaltwelle sind Naben angeordnet, die mit den Schaltgabeln verbunden sind. In die Naben ragt ein gehäusefester Rastenbolzen hinein, der bei Eingriff in die Nabe diese gegen das Gehäuse fixiert. In der Schaltwelle ist ein Schaltbolzen verbaut, der, je nach Drehposition der Schaltwelle (Wählgasse), einen der Rastenbolzen aus dem Eingriff mit der Nabe drängt und die Nabe axial mit der Schaltwelle koppelt. Eine axiale Bewegung der Schaltwelle bewirkt einen axialen Versatz der Nabe und damit ein Einlegen des entsprechenden Ganges. Die Kopplung der Schaltwelle mit der entsprechenden Schaltgabel erfolgt direkt über die Schaltwelle, denn der entsprechenden Verriegelungsstift ist fest mit der Schaltwelle verbunden.
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DE 43 42 957 A1 offenbart eine ähnliche Schaltvorrichtung. Wie in deren die
2 zeigt, umfasst die Schaltstange Mitnehmer, die je nach Winkel, dessen Betrag davon abhängt, welcher Gang eingelegt, also welche Schaltschwinge angesteuert werden soll, die entsprechende Schaltschwinge ergreifen und axial an der Schaltwelle festlegen.
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Bei Einsatz einer einzigen Schaltwelle muss sichergestellt sein, dass die Schaltgabeln auf der Schaltwelle in einer solchen Weise angebracht ist, dass nur die Schaltgabel, die einen Wechsel zu einem neuen Übersetzungsverhältnis bewirken soll, der Schaltwelle folgt, wenn die Schaltbewegung ausgeführt wird. Das kann auf viele verschiedene Weisen erreicht werden, wobei eine Möglichkeit darin besteht, ein Prinzip zum Einsatz zu bringen, bei dem eine Schaltgabel ausgewählt und auf der Schaltwelle mittels einer Drehung der Schaltwelle verriegelt wird. Die verbleibenden Schaltgabeln bleiben unverriegelt, was das Ergebnis zur Folge hat, dass, wenn die Schaltbewegung ausgeführt wird, ein Gangwechsel durch die ausgewählte, verriegelte Schaltgabel ausgeführt wird.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, bei der die zur Auswahl einer Schaltgabel angewendeten Kräfte die Schaltwelle in ihrer Bewegungsrichtung nicht beeinflussen. In dieser Hinsicht ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Lösungsprinzip anzugeben, bei dem die auf die Schaltwelle bei Auswahl einer Schaltgabel wirkenden Kräfte senkrecht zu denjenigen Kräften wirken, die auf die Schaltwelle wirken, wenn sie zum Gangwechsel bewegt wird. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung anzugeben, bei der die zwischen der Schaltwelle und den Schaltgabeln wirkende Reibung minimiert wird.
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Die Aufgaben der Erfindung werden erfindungsgemäß ein Gangschaltsystem mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst, wobei weitere Ausführungsformen der Erfindung in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführt sind.
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Gemäß Patentanspruch 1 betrifft die Erfindung ein Gangschaltsystem für ein Getriebemit einer mit wenigstens zwei Schaltgabeln ausgerüsteten Schaltwelle. Eine der Schaltgabeln wird zur Verriegelung an der Schaltwelle ausgewählt, während die übrigen Schaltgabeln unverriegelt in Bezug auf die Schaltwelle gehalten werden. Eine nachfolgende Bewegung der Schaltwelle mit der verriegelten Schaltgabel führt zu einem Wechsel des Übersetzungsverhältnisses. Das System weist weiter eine Auswahlstange auf, die zwischen verschiedenen Positionen in der Bewegungsrichtung der Auswahlstange beweglich ist. Die Stellung der Auswahlstange bestimmt, welche Schaltgabel mit der Welle verriegelt ist.
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Die Auswahlstange ist zwischen verschiedenen Positionen in ihrer Längsrichtung beweglich. Weiter ist die Bewegungsrichtung der Auswahlstange senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Schaltwelle. Diese Anordnung der Auswahlstange stellt sicher, dass die auf die Schaltgabeln wirkenden Kräfte in eine Richtung auf die Schaltwelle angewendet werden, die vorzugsweise senkrecht zu der Richtung derjenigen Kräfte liegt, die auf die Schaltwelle zum Bewirken eines Wechsels zu einem neuen Übersetzungsverhältnis wirken.
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Die Anzahl der Positionen, zwischen denen die Auswahlstange bewegt werden kann, hängt von der Anzahl der Schaltgabeln ab, mit der die Schaltwelle versehen ist. In einer Ausführungsform des Systems enthält dieses zwei Schaltgabeln. In diesem Fall ist die Auswahlstange dazu vorbereitet, zwischen einer ersten Position, in der eine Schaltgabel an der Schaltwelle verriegelt ist, und einer zweiten Position bewegt zu werden, in der die zweite Schaltgabel an der Schaltwelle verriegelt ist. Zusätzlich kann die Auswahlstange in eine dritte Position bewegt werden, und wobei das System außerdem dazu vorbereitet ist, dass die Schaltgabel zur Schaltung eines Rückwärtsgangs bewegt werden kann.
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Das System umfasst weiter eine Führungsstange, die mit der Auswahlstange verbunden ist, wobei die Führungsstange mit Verriegelungsvorrichtungen versehen ist, die, abhängig von der Position der Auswahlstange, die Verriegelung der betroffenen Schaltgabel bewirken und die Entriegelung der übrigen Schaltgabeln in Bezug auf die Schaltwelle bewirken.
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Die Führungsstange ist mit einer Anzahl von Verriegelungsvorrichtungen entsprechend der Anzahl von Schaltgabeln versehen. Die Verriegelungsvorrichtungen können aus verschiedenen Komponenten und Anordnungen bestehen, die dazu in der Lage sind, die Bewegung der Auswahlstange in eine Verriegelung einer individuellen Schaltgabel zu überführen und/oder umzuwandeln. Jede einzelne Verriegelungsvorrichtung weist einen Arm auf, dessen eines Ende an der Führungsstange angebracht ist, und zwar in einer solchen Weise, dass der Arm entlang der Führungsstange bewegt werden kann. An dem anderen Ende des Arms ist ein Verriegelungsstift angebracht, der dazu verwendet wird, um die Schaltgabel an der Schaltwelle zu verriegeln.
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Die Schaltwelle ist mit einer Verriegelungszone für jede Schaltgabel in Form einer Schaltwellenöffnung versehen. Die individuelle Verriegelungszone ist innerhalb einer hindurchgehenden Schaltgabelbohrung angeordnet, die in jeder Schaltgabel vorgesehen ist. Ferner sind jede Schaltgabel und die zugehörige Verriegelungszone mit Öffnungen versehen, die dazu ausgestaltet sind, um einen Verriegelungsstift aufzunehmen. Die Schaltgabelöffnungen in der einzelnen Schaltgabel und die Schaltwellenöffnungen in den Verriegelungszonen sind senkrecht zu der hindurchgehenden Schaltgabelbohrung für die Schaltwelle angeordnet. Wenn sich die Schaltgabel in einem unverriegelten Zustand befindet, ist der Verriegelungsstift in der Schaltgabelöffnung angeordnet. Wenn sich die Schaltgabel in einem verriegelten Zustand befindet, ist der Verriegelungsstift verschoben, so dass er sowohl in der Schaltgabelöffnung als auch in der Schaltwellenöffnung liegt.
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Die Arme der Verriegelungsvorrichtungen sind vorzugsweise so gestaltet, dass die Verriegelungsstifte in die Schaltgabelöffnungen in der Schaltgabel und in die Schaltwellenöffnungen in einer Richtung eingeführt werden können, die gemäß dem Ziel der Erfindung senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Schaltwelle liegt. In einer weiteren Ausführungsform des Systems sind die Führungsstange und die Auswahlstange auf Abstand zu der Schaltwelle, vorzugsweise oberhalb der Schaltwelle, angeordnet. Die Arme nehmen dann eine gekrümmte Form an, was es ermöglicht, dass die Verriegelungsstifte senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Schaltwelle eingeführt werden.
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In einer anderen Ausführungsform ist die Führungsstange senkrecht zu der Auswahlstange angebracht, vorteilhafterweise in der Mitte der Führungsstange und vorzugsweise in einer solchen Weise, dass die Führungsstange und die Auswahlstange ein Kreuz bilden. Die Führungsstange kann dann parallel zu der Schaltwelle angeordnet werden. Es ist auch möglich, die Führungsstange und die Auswahlstange in einer anderen Weise zu verbinden. Die Führungsstange kann in zwei Teile unterteilt werden, von denen jedes an der Auswahlstange befestigt ist, zum Beispiel können die Teile der Führungsstange in einer Höhe unter der Auswahlstange angebracht sein. In einer Version der letzteren Ausführungsform ist es notwendig, die Führungsstange mit Armen zu versehen, da die Position der Teile der Führungsstange sicherstellt, dass die Verriegelungsstifte direkt hinein in die Schaltwelle in einer Richtung bewegt werden, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Schaltwelle liegt.
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In einer Ausführungsform des Systems ist für jede Schaltgabel ein zusätzliches Verriegelungsteil enthalten. Dadurch wird sichergestellt, dass die unverriegelte(n) Schaltgabel(n) an dem Getriebegehäuse verriegelt wird (werden), um zu verhindern, dass die unverriegelte(n) Schaltgabel(n) sich bewegen, wenn die Schaltwelle bewegt wird. Wenn die Schaltgabel sich in einem verriegelten Zustand befindet, ermöglicht das zusätzliche Verriegelungsteil es der Schaltgabel, relativ zu dem zusätzlichen Verriegelungsteil bewegt zu werden. Dies kann erreicht werden, indem das zusätzliche Verriegelungsteil relativ zu der verriegelten Schaltgabel neu positioniert wird, vorzugsweise indem das zusätzliche Verriegelungsteil durch den Verriegelungsstift der Schaltgabel bewegt wird. Die Schaltgabel ist ferner so gestaltet, dass ihre Wechselwirkung mit dem zusätzlichen Verriegelungsteil verhindert, dass die Schaltgabel, wenn ein Gang ausgewählt ist, ihre Position verlässt oder die neutrale Position verlässt.
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Die Schaltgabelöffnungen in der einzelnen Schaltgabel und die zugehörige Verriegelungszone in Form der Schaltöffnung sind als hindurchgehende Öffnungen gestaltet. Das zusätzliche Verriegelungsteil kann in einer zusätzlichen Öffnung angebracht sein, die so positioniert ist, dass, wenn die Schaltgabel sich in einem unverriegelten Zustand befindet, das zusätzlichen Verriegelungsteil teilweise innerhalb der zusätzlichen Öffnung und teilweise in der Schaltgabelöffnung verläuft. Wenn die Schaltgabel verriegelt werden soll, wird der Verriegelungsstift in eine Position bewegt, in der er sowohl in den Schaltgabelöffnungen als auch in der Schaltwellenöffnung verläuft. Wenn die verriegelte Schaltgabel bewegt wird, um einen Gang zu wechseln, bewirkt dies, dass das zusätzliche Verriegelungsteil in einer von mehreren an der Schaltgabel vorgesehenen Nuten eingreift. Die einzelne Schaltgabe ist vorzugsweise mit zwei Nuten versehen, eine auf jeder Seite der Schaltgabelöffnung.
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Eine der Schaltgabeln kann mit einer Rückwärtsgangsperre versehen sein, vorzugsweise auf der Höhe, um die eine Nut gegenüber der zweiten Nut versetzt ist.
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In einer weiteren Ausführungsform mit Bezug auf die Wechselwirkung zwischen der einzelnen Schaltgabel und dem zugehörigen zusätzlichen Verriegelungsteil, ist das erste Ende des Verriegelungsstiftes in der Schaltgabelöffnung auf einer Seite der Schaltgabelbohrung aufgenommen und das zusätzliche Verriegelungsteil ist teilweise in der Schaltgabelöffnung auf der anderen Seite der Schaltgabelbohrung aufgenommen, wenn sich die Schaltgabel in einem unverriegelten Zustand befindet. Wenn sich die Schaltgabel in einem verriegelten Zustand befindet, ist der Verriegelungsstift in der Verriegelungszonenöffnung (Schaltwellenöffnung) und in der Schaltgabelöffnung auf beiden Seiten der Schaltgabelbohrung aufgenommen. Diese Position des Verriegelungsstiftes führt zu einer Versetzung des zusätzlichen Verriegelungsteils in der Schaltgabelöffnung oder aus der Schaltgabelöffnung heraus.
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Das zusätzliche Verriegelungsteil weist vorzugsweise eine Rolleneinrichtung auf, die an einem ersten Ende eines Kolbens befestigt ist. Das andere Ende des Kolbens ist an einer Feder befestigt, die wiederum an einem Wandabschnitt in der zusätzlichen Öffnung befestigt ist. Die zusätzliche Öffnung ist zum Beispiel in dem Getriebegehäuse vorgesehen.
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In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat sich gezeigt, dass es notwendig ist, zusätzliche Verriegelungseinrichtungen vorzusehen, um sicherzustellen, dass die unverriegelten Schaltgabel(n) der Schaltwelle nicht folgen, wenn diese bewegt wird. Das kann auf verschiedene Weisen erreicht werden; eine vorteilhafte Lösung, die hier erwähnt werden kann, besteht darin, dass das Getriebegehäuse oder eine andere geeignete Struktur mit Öffnungen versehen ist, die jeweils das zweite Ende jedes Verriegelungsstiftes aufnehmen können. Wenn die Schaltgabel sich in einem unverriegelten Zustand befindet, ist das zweite Ende des Verriegelungsstiftes so bewegt, um in dieser Öffnung aufgenommen zu sein. Wenn sich die Schaltgabel in einem verriegelten Zustand befindet, befindet sich das zweite Ende des Verriegelungsstiftes außerhalb dieser Öffnung und die Schaltgabel ist daher frei, der Bewegung der Schaltwelle zu folgen.
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In einer Ausführungsform des Systems ist, zum Steuern der Position der Auswahlstange, die Bestimmung der Position der Auswahlstange mit der Position des Schalthebels verbunden, der zum Betätigen des Getriebes eingesetzt wird. Diese Ausführungsform kann vorzugsweise realisiert werden, indem der Schalthebel in vorgegebene Positionen entlang einer ersten Bewegungsrichtung gebracht wird. Diese vorgegebenen Positionen bestimmen die Position der Auswahlstange und dadurch, welche Schaltgabel an der Schaltwelle verriegelt wird und welche von der Schaltwelle entriegelt werden.
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Mit Bewegung in einer ersten Richtung ist hier gemeint, dass der Schalthebel vorwärts und rückwärts zwischen verschiedenen Positionen in einem Gangmuster bewegt werden kann, das eine erste Bewegungsrichtung aufweist, in der die gewünschte Gasse ausgewählt wird, wobei die betroffene Schaltgabel dadurch zur Verriegelung an der Schaltwelle ausgewählt wird. Der Schalthebel ist ferner in einer zweiten Bewegungsrichtung beweglich, in der die Schaltung zwischen verschiedenen Übersetzungsverhältnissen ausgeführt wird. Die Bewegung des Schalthebels in die zweite Bewegungsrichtung führt daher zu einer Bewegung der Schaltwelle mit der Schaltgabel und daraufhin zum Schalten auf ein neues Übersetzungsverhältnis.
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Wenn ein Schalthebel zum Betätigen des Getriebes eingesetzt wird, kann der Schalthebel direkt mit der Auswahlstange durch eine Übertragung verbunden sein, zum Beispiel in Form eines Seilzugs, einer Stange oder eines Fluidbetätigers, der dafür sorgt, dass die Schalthebelbewegungen und Positionsänderungen auf die Auswahlstange mittels eines Hebels und einer Führungsgabel oder eines Hebels mit einer Zahnstange übertragen wird. Die Übertragung kann auch durch Signalübertragung realisiert werden.
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Als eine Alternative zu einem Schalthebel kann auch eine Schalter- oder Druckknopflösung als Gangbetätigungseinrichtung eingesetzt werden. Ferner kann ein Computer für die Kommunikation zwischen der Gangbetätigungseinrichtung und der Auswahlstange verwendet werden, und es ist auch möglich, dass die Gangbetätigungseinrichtung in Positionen bewegt wird, wo Gangauswahl und Gangschaltung automatisch sind. Eine Alternative zu handbetätigten Schalteinrichtungen kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine vollständig automatische Lösung eingesetzt werden. In diesem Fall wird die Lösung mittels einer Datenverarbeitungseinheit bereitgestellt, die das richtige Übersetzungsverhältnis auf Grundlage von eingehenden Parametern auswählt und die Auswahlstange steuert. Das ausgewählte Übersetzungsverhältnis kann direkt zu der Auswahlstange übermittelt werden und/oder zu einer Steuereinheit, die die Neupositionierung der Auswahlstange steuert.
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Wenn die Gangbetätigungseinrichtung, d.h. Schalthebel oder Druckknopflösung, nicht direkt mit der Auswahlstange verbunden ist, kann sie an ein geeignetes Stellglied angeschlossen sein, das ein Signal von der Gangbetätigungseinrichtung empfängt oder möglicherweise von dem Computer, wobei das Signal die Größe der vorzunehmenden Verschiebung betrifft.
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Eine Ausführungsform des Systems wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine Aufsicht auf eine Anordnung zum Verriegeln von Schaltgabeln an einer Schaltwelle zeigt;
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2 eine Aufsicht auf eine Anordnung zum Bewirken der Verriegelung einer einzelnen Schaltgabel an der Schaltwelle von oben zeigt;
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3 eine Aufsicht von oben auf die Anordnung aus 1 und 2 zeigt;
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4 eine praktische Ausführungsform des in 3 illustrierten Systems in zwei Perspektiven zeigt.
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Die beiden in 1 gezeigten Schaltgabeln 16 und 17 können abwechselnd an einer Schaltwelle 15 verriegelt werden. In 1 ist die Schaltgabel 16 an der Schaltwelle 15 verriegelt dargestellt, während die Schaltgabel 17 in Bezug auf die Schaltwelle 15 unverriegelt ist. Wenn die Schaltgabel 16 an der Schaltwelle 15 verriegelt ist, kann ein Gangwechsel in den ersten Gang oder in den Rückwärtsgang durchgeführt werden, indem die Schaltwelle 15 vorwärts oder rückwärts in ihrer Längsrichtung bewegt wird. Das Gleiche gilt für die Verriegelung der Schaltgabel 17 an der Schaltwelle 15, wobei dann ein Schalten in den zweiten oder dritten Gang durchgeführt werden kann, indem die Schaltwelle 15 vorwärts oder rückwärts in ihrer Längsrichtung bewegt wird.
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In 1 sind die Schaltgabeln 16, 17 als mit hindurchgehenden Schaltgabelbohrungen 16a, 17a versehen gezeigt, durch die eine Schaltwelle 15 hindurchgeführt ist. Die Schaltgabeln sind mit hindurchgehenden Schaltgabelöffnungen 16b, 17b versehen, die als im Wesentlichen senkrecht zu den durchgehenden Schaltgabelbohrungen 16a, 17a orientiert gezeigt sind. Ferner ist die Schaltwelle mit einer Verriegelungszone für jede Schaltgabel versehen, die innerhalb der Schaltgabelbohrungen 16a, 17a liegt. Für jede Schaltgabel 16, 17 ist eine jeweilige hindurchgehende Schaltwellenöffnung 15a, 15b in der Schaltwelle 15 vorgesehen, mit dem Ergebnis, dass die Schaltgabelöffnungen 16b, 17b mit den Schaltwellenöffnungen 15a, 15b in der Schaltwelle ausgerichtet sind. Ein Verriegelungsstift 8 ist in der Schaltgabelöffnung 17b auf einer Seite der Schaltgabelbohrung 17a angeordnet. Auf der andere Seite der Schaltgabelbohrung 17a ist ein zusätzliches Verriegelungsteil 25, 27 angeordnet, das unter anderem eine Rolleneinrichtung 27 aufweist, die teilweise in der Schaltgabelöffnung 17b aufgenommen ist.
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Die Rolleneinrichtung 27 ist an dem Ende eines Kolbens 25 befestigt, der mittels einer Feder 23 in einer zusätzlichen Öffnung 21a, die in einem Element 21 vorgesehen ist, befestigt ist. Das Element 21 ist an dem Getriebegehäuse befestigt. Wenn die Rolleneinrichtung 27 teilweise in der Öffnung 17b und in der zusätzlichen Öffnung 21a aufgenommen ist, ist das damit erzielte Ergebnis, dass die Schaltgabel 17 an dem Getriebegehäuse 30 verriegelt ist.
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Wenn die Schaltwelle 15 zum Wechseln des Übersetzungsverhältnisses bewegt wird, ist so sichergestellt, dass nur die Schaltgabel 16 die Schaltwelle 15 begleitet, während die Schaltgabel 17 in Ruhe in Bezug auf das Getriebegehäuse bleibt. Die Schaltgabel 16 wird an der Schaltwelle 15 verriegelt, indem der Verriegelungsstift 7 aus seiner Position in der Schaltgabelöffnung 16b auf einer Seite der Schaltgabelbohrung 16a herausbewegt wird, um in der Schaftwellenöffnung 15a aufgenommen zu werden, und weiter in der Schaltgabelöffnung 16b auf der anderen Seite der Schaltgabelbohrung 16a aufgenommen zu werden. Der Verriegelungsstift 7 nimmt dann die in 1 illustrierte Position an. Diese Bewegung des Verriegelungsstiftes 7 bewirkt, dass die Rolleneinrichtung 26 in die Schaltgabelöffnung 16b, etwas weiter von der Schaltgabelbohrung 16a weg eingeführt wird. Dies bewirkt, dass der Kolben 24 in eine zusätzliche Öffnung 20a eines Elements 20 bewegt wird und eine Feder 22 leicht komprimiert wird. Dabei wird das Ziel erreicht, dass die Rolleneinrichtung 26 aus einer Position, in der sie die Schaltgabel 16 an dem Getriebegehäuse verriegelt, entsprechend der für die Schaltgabel 17 gezeigten Stellung, in eine Position bewegt wird, in der die Schaltgabel 16 zusammen mit der Schaltwelle 15 bewegt werden kann, um einen Gangwechsel zu bewirken. Zwei Nuten 14a, 14b sind an der Schaltgabel 16 vorgesehen, um die Rolleneinrichtung 26 aufzunehmen, wenn ein Gangwechsel ausgeführt werden soll. Wenn ein Wechsel in den ersten Gang ausgeführt werden soll, wird die Schaltwelle 15 mit der Schaltgabel 16 in 1 nach links bewegt, wodurch die Nut 14b auch nach links bewegt und die Rolleinrichtung 26 durch die Feder 22 zur Aufnahme in die Nut 14b bewegt wird. Ein Schalten in den Rückwärtsgang erfordert, dass der Verriegelungsstift 7 weiter nach innen in die Schaltgabelöffnung 16b in die Richtung der zusätzlichen Öffnung 20a bewegt wird, bis die Rolleneinrichtung 26 in der zusätzlichen Öffnung 20a aufgenommen ist. Wenn die Rolleneinrichtung 26 in diese Position bewegt ist, kann die Schaltwelle 15 mit der Schaltgabel 16 in der Figur nach rechts bewegt werden, was bewirkt, dass die Rolleneinrichtung 26 in der Nut 14a aufgenommen wird.
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Die Platzierung der zusätzlichen Verriegelungsteile in den Nuten der Schaltgabel bringt dem System Sicherheit, da eine weitere Kraft aufgewendet werden müsste, um die Schaltgabel aus dem ausgewählten Gang heraus zu bewegen. Ferner wird der Höhenunterschied, der durch die Versetzung der Nut 14a relativ zu der Nut 14b als eine Rückwärtsgangsperre eingesetzt, da sie vermeidet, dass der Fahrer versehentlich den Rückwärtsgang einlegt; stattdessen muss der Fahrer eine weitere Aktion ausführen, wie die Bewegung des Schalthebels in eine andere Stellung, um zu ermöglichen, dass der Verriegelungsstift 7 weiter in die Richtung der zusätzlichen Öffnung 20a eingeführt wird.
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Wenn die Schaltgabel 17 an der Schaltwelle 15 verriegelt wird, wird der Verriegelungsstift 8 in der gleichen Weise wie oben in Verbindung mit der Verriegelung der Schaltgabel 16 an der Schaltwelle beschrieben eingesetzt. Die Schaltgabel 17 ist mit Nuten 13a und 13b versehen, um die Rolleneinrichtung 27 aufzunehmen, wenn in den zweiten beziehungsweise dritten Gang geschaltet wird. Es ist aus 1 ersichtlich, dass die Nuten 13a, 13b auf der gleichen Höhe angeordnet sind. Wenn der Verriegelungsstift 8 die Schaltgabel 17 an der Schaltwelle 15 verriegeln soll, drückt der Verriegelungsstift 8 die Rolleneinrichtung 27, so dass sie in der zusätzlichen Öffnung 21a aufgenommen wird. Die Schaltgabel 17 kommt dann aus ihrer Verriegelung an dem Getriebegehäuse frei und kann mit der Schaltwelle 15 nach rechts bewegt werden, um in den zweiten Gang zu schalten, und nach links bewegt werden, um in den dritten Gang zu schalten.
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2 illustriert eine Anordnung zum Bewirken einer Verriegelung und Entriegelung der Schaltgabeln mitttels der Verriegelungsstifte 7, 8. Eine Auswahlstange 2 und eine Führungsstange 1 sind miteinander in der Mitte der Führungsstange 1 verbunden und bilden daher einen im Wesentlichen rechten Winkel zwischen den beiden Stangen.
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Die Auswahlstange 2 ist in dem Gehäuse in Lagern 3 gelagert. An einem Ende ist die Auswahlstange 2 mit einem Verbindungselement 4 gekoppelt, um beispielsweise die Bewegung des Schalthebels zur Auswahl der Schaltgabeln 16 oder 17 zu übertragen. Die Schalthebelbewegung kann mittels eines Seilzugs, eines Gestänges, einer Fluidbetätigung, eines Hebels und einer Führungsgabel, oder eines Hebels mit einer Zahnstange oder dergleichen übertragen werden. Die Steuerung der Auswahlstange 2 kann auch durch andere Einrichtungen als die Bewegung des Schalthebels, wie bereits vorher erwähnt, realisiert werden. Sie kann beispielsweise durch Schalter im Fahrzeuginnenraum oder durch ein Computer-gesteuertes Betätigungselement gesteuert werden.
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Die Führungsstange 1 und die Auswahlstange 2 sind in einem Abstand von der Schaltwelle 15 angeordnet, vorzugsweise oberhalb der Schaltwelle 15, wie aus 3 ersichtlich. 3 zeigt, dass die Führungsstange 1 im Wesentlichen parallel zu der Schaltwelle 15 angeordnet ist. An der Führungsstange 1 sind zwei Arme 5, 6 angebracht, die jeweils vorzugsweise gleitend entlang eines Endes in der Führungsstange 1 über eine in den Armen 5, 6 vorgesehene Bohrung bewegt werden können. Die Verriegelungsstifte 7, 8 sind an den Enden der Arme 5, 6 befestigt. Jeder dieser Arme 5, 6 ist so gestaltet, um zu ermöglichen, dass das erste Ende der Verriegelungsstifte 7, 8 in eine verriegelnde Stellung mittels einer Kraft bewegt wird, die im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung der Kraft gerichtet ist, die auf die Schaltwelle 15 wirkt. In 2 und 3 sind die Arme 5, 6 mit gekrümmter Form gezeigt und verlaufen von dem Höhenniveau, auf dem die Auswahlstange 2 und die Führungsstange 1 angeordnet sind, auf das Höhenniveau, auf dem die Schaltwelle 15 und die Schaltgabeln 7, 8 angeordnet sind.
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Gemäß der in den 1 bis 3 illustrierten Ausführungsform ist die Auswahlstange 2 in einer solchen Weise vorgesehen, dass, wenn die Auswahlstange 2 vor und zurück in ihrer Längsrichtung quer zur Schaltwelle 15 bewegt wird, sie zwischen verschiedenen Stellungen bewegt werden kann. In 3 ist die Auswahlstange 2 in eine erste Stellung gebracht gezeigt, in der die Schaltgabel 16 an der Schaltwelle 15 durch das erste Ende 7a des Verriegelungsstiftes 7 verriegelt ist, der durch die Schaltwellenöffnung 15a in die Schaltwelle 15 eingeführt ist. Durch diese Bewegung der Auswahlstange 2 wird gleichzeitig das Ziel erreicht, dass die Schaltgabel 17 durch das erste Ende 8a des zweiten Verriegelungsstiftes 8 von der Schaltwelle 15 entriegelt ist, der aus der Schaltwellenöffnung 15b in eine Ruhestellung in der Schaltgabelöffnung 17b der Schaltgabel 17 bewegt ist. In der gleichen Weise kann die Schaltgabel 17 an der Schaltwelle 15 verriegelt und die Schaltgabel 16 von der Schaltwelle 15 entkoppelt werden, wenn die Auswahlstange 2 in eine zweite Stellung bewegt wird, zum Beispiel indem die Auswahlstange 2 in die andere Richtung bewegt wird.
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Wenn ein Gang durch Bewegen der Schaltwelle in ihre Längsrichtung eingelegt wird, ist derjenige Arm 5 oder 6, der über den Verriegelungsstift 7 oder 8 mit der Schaltgabel 16 oder 17 verriegelt ist, dazu in der Lage, der Schaltgabel 16 oder 17 zu folgen, indem der Arm 5 oder 6 entlang der Führungsstange 1 gleitet.
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In 3 ist zu sehen, dass das Getriebegehäuse, hier durch die Struktur 30 illustriert, mit Öffnungen 31 versehen ist. Das zweite Ende 8b des Verriegelungstiftes 8 wird zur Aufnahme in dieser Öffnung 31 bewegt, wodurch sichergestellt ist, dass die Schaltgabel 17 in Ruhe bleibt, wenn sich die Schaltwelle 15 bewegt. Das zweite Ende 7b des Verriegelungsstiftes 7 befindet sich außerhalb der Öffnung 31 und daher ist die Schaltgabel 16 frei, der Schaltwellenbewegung zu folgen.
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4 illustriert in zwei Perspektiven eine praktische Ausführungsform des in 3 illustrierten Systems. Es ist aus 4 zu sehen, dass die Führungsstange 1 am Ende der Auswahlstange 2 befestigt ist und dass die Auswahlstange 2 auf einem Höhenniveau oberhalb der Führungsstange 1 liegt. Im Übrigen sind in 4 die gleichen Bezugszeichen wie in 3 verwendet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Führungsstange
- 2
- Auswahlstange
- 3
- Lager
- 4
- Verbindungselement
- 5, 6
- Arme
- 7, 8
- Verriegelungsstifte
- 7a, 8a
- erste Verriegelungsstiftenden
- 7b, 8b
- zweite Verriegelungsstiftenden
- 13a, 13b
- Nuten
- 14a, 14b
- Nuten
- 15
- Schaltwelle
- 15a, 15b
- Schaltwellenöffnungen
- 16, 17
- Schaltgabeln
- 16a, 17a
- Schaltgabelbohrungen
- 16b, 17b
- Schaltgabelöffnungen
- 20, 21
- Elemente (des Gehäuses)
- 20a, 21a
- zusätzliche Öffnungen
- 22, 23
- Federn
- 24, 25
- Kolben
- 26, 27
- Rolleneinrichtungen
- 30
- Getriebegehäuse
- 31
- Öffnungen des Getriebegehäuses
