DE19509477B4 - Schaltvorrichtung für ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe - Google Patents
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- F16H63/18—Multiple final output mechanisms being moved by a single common final actuating mechanism the final output mechanisms being successively actuated by progressive movement of the final actuating mechanism the final actuating mechanism comprising cams
Abstract
– einem Kurventrieb zum Erzeugen von Bewegungen an Schaltmitteln, die Schaltgabeln (10) und Schaltkupplungen (4) aufweisen,
– Steuerkurven (16, 16') des Kurventriebes sind auf dem Umfang einer Schaltwalze (8, 8') angeordnet,
– für jedes Schaltmittel (10) ist eine Steuerkurve (16, 16') vorgesehen,
– in jede Steuerkurve (16, 16') greift ein mit dem zugeordneten Schaltmittel (10) verbundener Schaltstift (15, 15') derart ein, dass beim Drehen der Schaltwalze (8, 8') an den Schaltmitteln (10) eine fortlaufend von einem niedrigen zu einem höheren Gang bzw. von einem höheren zu einem niedrigeren Gang verlaufende Schaltbewegung ausgelöst wird, wobei jeweils zwischen zwei Gängen die Schaltmittel (10) eine Leerlaufposition durchlaufen,
– in der Leerlaufposition der Schaltmittel (10) sind die Schaltstifte (15, 15') außer Eingriff mit den Steuerkurven (16, 16') bringbar,
wobei dabei gleichzeitig die Schaltmittel (10) in der Leerlaufposition blockiert...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 dargelegten Gattung.
- Die
DE 943 742 zeigt eine Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, das einen Nockenschaltzylinder aufweist. Der Nockenschaltzylinder läuft beim Übergang von einer Schaltstellung zur nächsten Schaltstellung jeweils durch eine Leerlaufstellung, wobei ein Kurvenschaltglied auf einem durch einen Exzenter gesteuerten Schwenkarm gelagert und schwenkbar ausgebildet ist. Diese Schaltvorrichtung ist sehr aufwendig und unterliegt im Betrieb gelegentlich Störungen. - Die
US 2,577,019 zeigt eine Schaltvorrichtung, bei der eine verdrehbare Betätigungswelle vorgesehen ist, die ein verschiebliches Bauteil trägt. Dabei sind Schaltstifte vorgesehen, die in Schaltmittel eingreifen, wobei die Schaltstifte mit Steuerkurven in Eingriff bringbar sind. Bei dieser Schaltvorrichtung treten im Betrieb ebenfalls gelegentlich Störungen auf. - Die
DE 42 05 670 C1 zeigt ein synchronisiertes Gangschaltgetriebe, das mit einer Schaltwalze betätigt wird. - Die Getriebegänge sind nur durch gleichzeitiges Schließen zweier Synchronisierkupplungen schaltbar. Eine Schiebemuffe einer solchen Synchronisierkupplung ist unabhängig von der jeweiligen Stellung der Schaltwalze in Neutralstellung und umgekehrt aus der Neutralstellung in die von der Schaltwalze vorgegebene Position einstellbar ausgebildet. Bei diesem Getriebe kommt es im Betrieb ebenso gelegentlich zu Störungen.
- Eine weitere Schaltvorrichtung ist mit
DE 15 05 531 A1 beschrieben. Nachteilig bei diesen bekannten mit Schaltwalzen arbeitenden Schaltvorrichtungen ist, dass sowohl beim Schalten von einem niederen zu einem höheren Gang als auch von einem höheren zu einem niederen Gang alle dazwischenliegenden Gänge durchgeschaltet werden müssen. Eine Vielzahl von Schaltbewegungen werden damit in den Gängen zwischen dem Ausgangsgang und dem gewünschten Gang durchgeführt, obwohl die Zwischengänge gar nicht angewählt werden sollten. Dies kostet Schaltzeit und die Schaltvorrichtung verschleißt vorzeitig. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schaltvorrichtung insofern zu verbessern.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
- Beim Schalten mit einer solchen Schaltvorrichtung zwischen zwei benachbarten Gängen wird die Schaltwalze vor zugsweise durch einen ansteuerbaren Motor in üblicher Weise so gedreht, daß die durch die mit den Kurvenbahnen der Walze bewegten Schaltmittel, wie z. B. Schaltgabeln und mit ihnen verbundene Schaltmuffen, den bisher eingelegten Gang lösen. Anschließend wird über eine kurzfristige Leerlaufstellung der Schaltmittel hinweg der benachbarte angewählte Gang eingelegt. Dies gilt sowohl für ein Hochschalten als auch für ein Runterschalten.
- Soll z. B. aus einem vierten Gang in einen zweiten Gang geschaltet werden, – ein Schaltvorgang, der im üblichen Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeuges häufig vorkommt -, dann wird nach Vorwahl des gewünschten Ganges die Schaltwalze vorerst so weit gedreht, daß die Schaltstifte in der Leerlaufposition zwischen viertem und drittem Gang stehen und damit der ursprünglich eingeschaltete vierte Gang ausgeschaltet ist. In dieser Position werden die Schaltstifte aus den Steuerkurven der Schaltwalze ausgehoben, wobei sie gleichzeitig gegen ein Verschieben in Schaltrichtung blockiert sind. Die Schaltwalze kann danach frei weitergedreht werden, bis sich die Leerlaufstellung der Steuerkurven zwischen drittem und zweitem Gang unterhalb der Schaltstufe befindet. Die Schaltstifte können in diese Leerlaufposition wieder eingreifen, und beim Weiterdrehen der Schaltwalze wird der gewünschte zweite Gang eingelegt.
- Sowohl die Drehbewegung der Schaltwalze als auch die Hubbewegung der Schaltstifte werden vorzugsweise durch von einer elektronischen Steuereinheit angesteuerte Elektromotoren vorgenommen, wobei der Steuereinheit über einen Gangwahlschalter der gewünschte Gang manuell vorgegeben werden kann oder aber die Steuereinheit den für die Fahrsituation richtigen Gang aus den Fahrzustandsparametern selbst ermittelt.
- Die Merkmale der Ansprüche 2 bis 3 zeigen vorteilhafte konstruktive Maßnahmen zur Realisierung der Erfindung.
- So können die Schaltstifte sehr einfach mechanisch aus den Steuerkurven ausgehoben werden, indem auf einer Welle befindliche Nocken auf sie einwirken. Dabei können die Schaltstifte von den Nocken gegen ein feststehendes Getriebeteil, wie z. B. das Getriebegehäuse, gedrückt werden und dort in Rasten blockiert werden oder von den Nokken selbst in axialer Richtung blockiert sein. Die Nokkenwelle ist vorzugsweise ebenfalls von einem Elektromotor betätigt, der von der vorgenannten elektronischen Steuereinheit angesteuert ist.
- Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung zeigen die
7 –15 . Bei einer danach ausgeführten Schaltvorrichtung werden die Schaltstifte beim Zurückschalten von einem hohen in einen niedrigeren Gang immer aus den Steuerkurven ausgehoben, und zwar durch in den Steuerkurven befindlichen Rampen. Beim Zurückschalten kann somit kein Gang erreicht werden, das geschaltete Getriebe bleibt vielmehr in einer Leerlaufposition. Erst wenn aufwärts von einem niederen zu einem höheren Gang geschaltet wird, werden zuerst der nächstliegende Gang und danach die folgenden Gänge eingeschaltet. Mit einer solchen Ausführung der Erfindung kann der Bauaufwand gegenüber einer Ausführung mit Nocken zum Ausheben der Schaltstifte erheblich reduziert werden. - Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
-
1 : ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung: -
2 : einen Teilschnitt des Geschwindigkeits-Wechselgetriebes nach1 im Bereich der Schalt walze sowie der Getriebehauptwelle; -
3 : einen Schnitt entlang der Linie A-A in2 ; -
4 : einen Teilschnitt entlang der Linie B-B in3 ; -
5 : eine Ansicht aus Richtung X auf die Schaltvorrichtung in3 ; -
6 : ein Detail einer abgewandelten Ausführungsform der Schaltvorrichtung; -
7 bis15 : Darstellungen des Funktionsprinzips eines weiteren Ausführungsbeispiels. - In einem Getriebegehäuse
1 eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes ist eine Getriebehauptwelle2 mit auf ihr drehbar gelagerten Gangrädern3 , Schaltkupplungen4 und einem auf ein Achsantriebsrad5 wirkendes Abtriebsrad6 gelagert. Die Gangräder3 stehen mit nicht dargestellten Zahnrädern einer Getriebeantriebswelle in Eingriff, die von einem Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges über eine Fahrkupplung antreibbar ist, so daß ein Antriebsdrehmoment vom Antriebsmotor über die Fahrkupplung, die Getriebeantriebswelle und deren Zahnräder, ein durch eine Schaltkupplung4 mit der Getriebehauptwelle2 verbundenes Gangrad3 , die Getriebehauptwelle2 und das mit ihr fest verbundene Abtriebsrad6 auf das mit einem Achsgetriebe7 verbundene Achsantriebsrad5 übertragen wird. Im Getriebegehäuse1 befindet sich eine Schaltvorrichtung zur Betätigung der Schaltkupplungen4 . Sie umfaßt im wesentlichen eine im Getriebegehäuse1 parallel zur Getriebehauptwelle2 drehbar gelagerte Schaltwalze8 und für jede Schaltkupplung4 eine auf einer Führungsschiene9 paral lel zur Getriebehauptwelle2 verschiebbare Schaltgabel10 . Jede der Schaltgabeln10 greift in üblicher Weise in eine Nut11 einer Schaltmuffe der Schaltkupplung4 ein und kann so gemeinsam mit der Schaltmuffe längs der Getriebehauptwelle2 zum Schalten der Gänge verschoben werden. - Die Schaltgabeln
10 sind mit Führungsbuchsen12 auf der Führungsschiene9 geführt. In jeder Führungsbuchse12 ist ein Schaltstifthebel13 axial festliegend, jedoch schwenkbar um die Mittelachse der Führungsbuchse12 gelagert. Der Schaltstifthebel13 weist einen Daumen14 sowie einen Schaltstift15 auf, die beide miteinander schwenkbar sind. Die Schaltwalze8 hat auf ihrem Umfang für jeden Schaltstift15 eine Steuerkurve16 , in welcher der Schaltstift15 in Richtung der Schaltbewegungen der Schaltkupplung4 geführt ist. Die Steuerkurven16 der Schaltwalze8 sind so ausgelegt, daß beim Drehen der Schaltwalze8 , beispielsweise durch eine über einen Schneckentrieb oder ein Schaltwerksgetriebe eingreifenden Elektromotor17 , die Schaltkupplungen4 über die Schaltgabeln10 und die in die Steuerkurven16 eingreifenden Schaltstifte15 von einer Leerlaufstellung zu einem ersten Gang, vom ersten Gang in eine Leerlaufstellung, von dieser in einen nächsten Gang und so weiter bewegt werden. Ebenso kann von Gang zu Gang mit dazwischenliegenden Leerlaufpositionen wieder zurückgeschaltet werden. - Im Bereich der Schaltstifthebel
13 befindet sich eine im Getriebegehäuse1 gelagerte Nockenwelle18 . Sie trägt für jeden der Schaltstifthebel13 einen Nocken19 , der bei Stellung der Schaltkupplungen4 in Leerlaufposition auf den Daumen14 des Schaltstifthebels13 einwirken kann, wenn die Nockenwelle18 in Richtung des Pfeiles Y in3 verdreht wird. An der Wand des Getriebegehäuses1 sind gegenüber der Leerlaufposition der Schaltstifthebel13 Rasten20 vorgesehen, in welche die Daumen14 des Schaltstifthebels13 bei Einwirkung durch die Nocken19 eingreifen und so die Führungsbuchse12 gegen Verschieben auf der Führungsschiene9 sichern. Gleichzeitig werden durch die Einwirkung der Nocken19 und das dadurch verursachte Verschwenken der Schaltstifthebel13 gegenüber den Führungsbuchsen12 die Schaltstifte15 außer Eingriff mit den Steuerkurven16 der Schaltwalze8 gebracht. Die Schaltvorrichtung ist somit in Leerlaufposition blokkiert, während die Schaltwalze8 beliebig verdreht werden kann. Die Blockade kann immer dann durch Zurückdrehen der Nockenwelle18 aufgehoben werden, wenn die Schaltwalze8 in einer Leerlaufposition steht, denn nur dann können die Schaltstifte15 beim Zurückschwenken in die Steuerkurven16 eingreifen. - Mit einer derartigen Schaltvorrichtung kann ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe sowohl in bekannter Weise sequentiell geschaltet werden, d. h., daß ein Gangwechsel immer nur zu einem benachbarten Gang des gerade eingeschalteten Ganges möglich ist; es kann jedoch auch in beliebiger Reihenfolge der Gänge geschaltet werden.
- Der Schaltvorgang läuft dabei so ab, daß nach Vorgabe des gewünschten Ganges manuell durch einen Wählschalter oder automatisch durch eine Steuereinheit die Schaltwalze
8 in eine Leerlaufposition zwischen zwei Gängen gedreht wird, wenn sie nicht bereits in einer Leerlaufposition steht. Danach wird die Nockenwelle18 in Richtung des Pfeiles Y verdreht, so daß die Nocken19 die Daumen14 der Schaltstifthebel13 in die Rasten20 bewegen. Dabei gelangen gleichzeitig die Schaltstifte15 außer Eingriff der Steuerkurven16 der Schaltwalze8 . - Die Schaltwalze
8 kann jetzt, ohne daß die Schaltmittel der Schaltvorrichtung bewegt werden, in eine beliebige zwischen zwei Gängen befindliche Leerlaufposition gedreht werden, so z. B. auch in die dem gewünschten zu schalten den Gang benachbarte Leerlaufposition. Nun wird die Nokkenwelle18 in ihre Ausgangslage zurückgedreht und Federn (in der Zeichnung nicht dargestellt) schwenken den Schaltstifthebel13 gleichfalls zurück, so daß die Daumen14 aus den Rasten20 freikommen, die Schaltstifte15 aber wieder in die Steuerkurven16 eingreifen. Durch Drehen der Schaltwalze8 um einen Schaltweg in vorgegebener Richtung wird der gewünschte Gang eingelegt. Die Drehbewegung der Schaltwalze8 sowie der Nockenwelle18 erfolgt vorzugsweise durch Elektromotoren17 , die von einer elektronischen Steuereinheit angesteuert werden, welcher der gewünschte zu schaltende Gang entweder über einen Schalter von Hand eingegeben wird oder die den erforderlichen Gang aus Fahrzustandsparametern selbsttätig ermittelt. - Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann z. B. die Blockierung der Führungsbuchsen
12 auf der Führungsschiene9 in Leerlaufposition während des Weiterlaufs der Schaltwalze8 auch durch an den Nocken19' befindliche seitliche Stege21 (6 ) erfolgen. - Es kann jedoch auch auf dem Nocken oder auf dem Daumen nur ein Steg vorgesehen sein, der zum Blockieren der Führungsbuchse
12 dann in eine auf der Anschlagfläche des Daumens bzw. des Nockens befindliche Nut eingreift. - Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist vereinfacht mit den
7 bis15 dargestellt. Hier kann auf den Daumen14 am Schaltstifthebel13 und auf die Nockenwelle18 mit den Nocken19 verzichtet werden, indem auf dem Grund der Steuerkurven16' in Richtung Zurückschalten überfahrbare Rampen22 jeweils vor den Schaltwegauslenkungen23 vorgesehen sind. - In den
7 bis15 ist von der Schaltwalze8' nur ein Abschnitt in gestreckter Form dargestellt, in dem ein Teil einer Steuerkurve16' verläuft, in der ein Schaltstift15' geführt ist. -
7 bis11 zeigen, wie der Schaltstift15' beim Aufwärtsschalten der Steuerkurve16' der Schaltbewegungsauslenkung23 folgt. Ein Pfeil gibt die Bewegungsrichtung des Schaltstiftes15' gegenüber der Schaltwalze8' an. In7 befindet sich der Schaltstift15' in einer Leerlaufposition vor einem zu schaltenden höheren Gang. In8 beginnt der Schaltvorgang zum Einschalten des höheren Ganges. In9 ist der höhere Gang eingeschaltet.10 zeigt die Position des Schaltstiftes15' kurz vor dem Ausschalten des noch eingelegten höheren Ganges. In11 ist der Gang ausgeschaltet, und der Schaltstift15' befindet sich in einer Leerlaufposition zwischen dem ausgeschalteten Gang und einem darüber angeordneten höheren Gang. - In
12 beginnt ein Rückschaltvorgang. Der Schaltstift15' bewegt sich relativ zur Schaltwalze8' auf die Schaltwegauslenkung23 und die davor angeordnete Rampe22 zu.13 zeigt, daß der Schaltstift15' nicht der Schaltwegauslenkung23 folgt, sondern bei gleichzeitigem Ausschwenken des Schaltstifthebels13 auf die Rampe22 aufläuft und diese, immer im Leerlaufbereich bleibend, überläuft (14 und15 ). - Beim Hochschalten des Geschwindigkeitswechselgetriebes arbeitet eine solche Schalteinrichtung sequentiell, d. h. es kann immer nur von einem Gang zum nächsthöheren geschaltet werden, wobei die Schaltstifte
15' ihren Steuerkurven16' auch entlang der Schaltwegauslenkungen23 folgen. Die nacheinander folgenden Gänge werden so auch nacheinander geschaltet. - Beim Zurückschalten kehrt sich die Drehrichtung der Schaltwalze
8' um und somit auch die Relativbewegung der Schaltstifte15' gegenüber der Schaltwalze8' . In dieser Drehrichtung bleiben die Schaltstifte15 alle in ihrer Leerlaufposition. Sie können dabei nicht in die Schaltwegauslenkungen23 gelangen, da sie auf die Rampen22 . auflaufen, in dieser ausgehobenen Stellung von gehäusefesten Rasten in Leerlaufpositionen gehalten sind und anschließend wieder bei Leerlaufposition in die Steuerkurve16' zurückfallen. So kann von jedem beliebigen Gang zuerst in einen Leerlaufbereich und von diesem auf eine Leerlaufstellung vor jedem beliebigen niedrigeren Gang gewechselt werden. Dieser beliebige niedrigere Gang wird geschaltet, sobald die Drehrichtung der Schaltwalze8' wieder in Richtung Hochschalten wechselt. - Drehrichtung und Drehwinkel der Schaltwalze
8' sind nach Vorwahl des gewünschten Ganges relativ einfach z. B. über eine elektronische Steuereinheit zu ermitteln; die Drehung der Schaltwalze8' kann aber auch über ein Rastengetriebe von Hand erfolgen.
Claims (5)
- Schaltvorrichtung für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit den folgenden Merkmalen: – einem Kurventrieb zum Erzeugen von Bewegungen an Schaltmitteln, die Schaltgabeln (
10 ) und Schaltkupplungen (4 ) aufweisen, – Steuerkurven (16 ,16' ) des Kurventriebes sind auf dem Umfang einer Schaltwalze (8 ,8' ) angeordnet, – für jedes Schaltmittel (10 ) ist eine Steuerkurve (16 ,16' ) vorgesehen, – in jede Steuerkurve (16 ,16' ) greift ein mit dem zugeordneten Schaltmittel (10 ) verbundener Schaltstift (15 ,15' ) derart ein, dass beim Drehen der Schaltwalze (8 ,8' ) an den Schaltmitteln (10 ) eine fortlaufend von einem niedrigen zu einem höheren Gang bzw. von einem höheren zu einem niedrigeren Gang verlaufende Schaltbewegung ausgelöst wird, wobei jeweils zwischen zwei Gängen die Schaltmittel (10 ) eine Leerlaufposition durchlaufen, – in der Leerlaufposition der Schaltmittel (10 ) sind die Schaltstifte (15 ,15' ) außer Eingriff mit den Steuerkurven (16 ,16' ) bringbar, wobei dabei gleichzeitig die Schaltmittel (10 ) in der Leerlaufposition blockiert sind, und wobei dabei die Schaltwalze (8 ,8' ) außer Eingriff der Schaltstifte (15 ,15' ) steht und in beliebige zwischen den Gängen befindliche Leerlaufstellungen verdrehbar ist, in welcher die Schaltstifte (15 ,15' ) erneut in Eingriff mit den Steuerkurven (16 ,16' ) zu bringen sind, wobei das Blockieren der Schaltmittel (10 ) in der Leerlaufposition mit Nocken (19' ) erfolgt, die auf mit den Schaltstiften (15 ) gleichzeitig schwenkbare und in Schaltrichtung der Schaltmittel fest mit ihnen verbundene Daumen (14 ) wirken und dabei mit in Schaltrichtung wirkenden Führungsmitteln (21 ) die Daumen (14 ) blockieren. - Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel als beidseitig an den Nocken
19' befindliche, die seitlichen Ränder des Daumens (14 ) bei Einwirkung des Nockens (19' ) auf den Daumen (14 ) übergreifende Stege (21 ) ausgebildet sind. - Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstifte (
16 ) mit den Schaltmitteln senkrecht zur Schaltbewegung schwenkbar verbunden sind und während der Leerlaufposition der Schaltmittel durch von außen her ansteuerbare Nocken (19 ,19' ) zugleich außer Eingriff mit den Steuerkurven (16 ) bringbar und gegen Bewegung in Schaltrichtung blockierbar sind. - Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
- Kraftfahrzeug mit einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach Anspruch 4.
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