DE19803401A1

DE19803401A1 - Schaltgetriebe

Info

Publication number: DE19803401A1
Application number: DE1998103401
Authority: DE
Inventors: Roland John
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1998-01-29
Filing date: 1998-01-29
Publication date: 1999-08-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Schaltweile mit einer Schaltwellenmitte, einem drehfest mit dieser verbundenen Schaltfinger mit einer Schaltfingermitte, weicher durch axiale Verschiebung der Schaltweile wahlweise in eines von mehreren Schaltmaulen jeweiliger Schaltstangen derart hineinragt, daß bei einer Drehung der Schaltwelle um einen ersten vorbestimmten Schaltwinkel der Schaltfinger an Wandungen des jeweiligen Schaltmauls anschlägt und die Schaltstange zum Einrücken oder Ausrücken eines Ganges verschiebt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I

Bei Getrieben, wie beispielsweise aus der DE 44 27 067 C1 bekannt, ergibt sich das Pro blem, daß es durch Kräfte auf die Schaltstange in Ausrückrichtung zu einem unerwünschten Ausrücken eines momentan eingelegten Ganges kommen kann. Selbst ggf. vorhandene Schaltwellenrastierungen oder Schaltstangenrastierungen können dies mitunter nicht ver hindern.

Aus der DE 44 27 067 C1 ist es ferner bekannt, zum Vermeiden von großen Schaltkräften, die zu einem Verbiegen von Teilen des inneren Schaltgestänges führen können, benachbart zum Schaltfinger ein Sperr- und Rückstellteil vorzusehen, welches eine Schaltbewegung axial begrenzt, so daß auch bei ruckartig und kräftig durchgeführten Schaltbewegungen kei ne Kräfte auf die Schaltgabeln ausgeübt werden. Jedoch auch dieses System kann ein un beabsichtigtes Auswandern der Schaltstange aus einer Schaltstellung, in der ein Gang ein gelegt ist, nicht immer zuverlässig verhindern.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Schaltge triebe der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die obengenannten Nachteile überwunden werden und ein sogn. Gangspringen, d. h. ein ungewolltes Herausspringen ei nes momentan eingelegten Ganges, wirksam vermieden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schaltgetriebe der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Schaltfinger eine Schaltfingerkontur mit wenigstens einem ersten konzentrisch zur Schaltwellenmitte ausgebildeten Kreissegment und das Schaltmaul eine Schaltmaulkontur mit wenigstens einem zweiten Kreissegment aufweist, welches konzentrisch zu einem Punkt ausgebildet ist, der bei dem ersten vorbestimmten Schaltwinkel mit der Schaltwellenmitte räumlich zusammenfällt, wobei ein Abstand des Schaltfingers von der Schaltwellenmitte derart ausgebildet ist, daß bei dem ersten vorbestimmten Schaltwinkel das erste und zweite Kreissegment miteinander fluchten.

Dies hat den Vorteil, daß sich bei eingerücktem Gang das erste und das zweite Kreissegment derart übereinander schieben, daß bei Auftreten einer Kraft auf die Schaltstange in Ausrückrichtung das erste Kreissegment als Sperrklinke wirkt und ein unerwünschtes Ausrücken des Ganges verhindert. Andererseits gleiten die beiden Kreissegmente bei Drehung der Schaltwelle hin zum Ausrücken des Ganges einfach aneinander ab. Dadurch ist einerseits eine selbsttätige Sperre gegen Ausrückkräfte auf der Schaltstange bei gleichzeitiger einfacher Ausrückbarkeit mittels die Schaltwelle ohne wesentliche Gegenkraft. Mit anderen Worten stellt die Erfindung ein System zur Verfügung, welches eine einfache Umsetzung einer Drehbewegungen der Schaltweile in einem translatorische Bewegung der Schaltstange gewährleistet, jedoch umgekehrt eine Umsetzung einer translatorischen Bewegung der Schaltstange in eine Drehbewegung der Schaltwelle auf einfache Weise wirksam verhindert. Damit ist es möglich, Schaltstangenrastierungen schwächer als bisher auszulegen oder ganz entfallen zu lassen. Insgesamt sind daher Rastierungskräfte, Querkräfte und damit zusammenhängende Reibkräfte in Schaltstangenlagern und im Schaltmaul reduziert.

Zum Erzeugen einer zweiten auf das Schaltmaul drückenden Seitenwandung des Schaltfingers, wodurch wiederum größere Schaltwege erzeugt werden können, ist im Anschlagbereich zwischen Schaltfinger und Schaltmaul die Schaltfingerkontur im Anschluß an das erste Kreissegment als weiteres Kreissegment ausgebildet.

Zweckmäßigerweise weist das weitere Kreissegment an entsprechenden Anschlußpunkten zu jeweiligen ersten Kreissegment eine jeweilige Tangente auf, welche mit einer Verbindungslinie zwischen Schaltwellenmitte und einer Schaltfingermitte einen Winkel einschließt, der dem zweiten vorbestimmten Schaltwinkel entspricht. Hierdurch ist bei Stellung des Schaltfingers bei dem zweiten vorbestimmten Schaltwinkel diese Tangente und damit die Anlagefläche des weiteren Kreissegmentes parallel zur Schaltmaulwandung, wodurch Kräfte von dem Schaltstange auf den Schaltfinger senkrecht zur Auflagefläche am weiteren Kreissegment des Schaltfingers stehen und somit kein Drehmoment bezüglich der Schaltwellenmitte erzeugen können. Dies unterstützt in vorteilhafter Weise die Selbstsperrfunktion der erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltfingerkontur.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden dadurch größere Schaltwege erzeugt, daß sich die Schaltmaulkontur im Anschluß an das zweite Kreissegment mit einer Geraden fortsetzt, welche mit einer Verbindungslinie zwischen Schaltwellenmitte und einer Schaltfingermitte des Schaltfingers in Ruhe- bzw. Mittelstellung einen Winkel einschließt, der dem zweiten vorbestimmten Schaltwinkel abzüglich des ersten vorbestimmten Schaltwinkeis entspricht.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Anordnung aus Schaltmaul und Schaltfinger eines erfindungsgemäßen Getriebes in einer Ruhe- bzw. Mittelstellung,

Fig. 2 in einer um einem ersten vorbestimmten Schaltwinkel ausgelenkten Stellung und

Fig. 3 in einer Stellung, in der eine Schaltfingerkontur eine Schaltmaulkontur überschoben hat.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Anordnung aus Schaltmaul 10 einer Schaltstange 12 und einem Schaltfinger 14 einer Schaltwelle, weiche durch ihre Schaltwellenmitte 16 symbolisiert ist, eines erfindungsgemäßen Getriebes in einer Ruhe- bzw. Mittelstellung. Hierbei ist die Schaltwelle 16 in eine axiale Richtung senkrecht zur Blattebene von Fig. 1 derart verschoben, daß sich der Schaltfinger 14 genau in dem Schaltmaul 10 befindet. Der Schaltfinger 14 weist eine Schaltfingerkontur 17 mit zwei ersten Kreissegmenten 18 auf, welche jeweils in einem Radius 20 konzentrisch zur Schaltwellenmitte 16 ausgebildet sind. Mit anderen Worten liegen die beiden ersten Kreissegmente 18 auf einem gemeinsamen Kreis mit der Schaltwellenmitte 16 als Kreismittelpunkt. Mit 21 ist eine Verbindungslinie zwischen Schaltwellenmitte 16 und einer Schaltfingermitte 24 in Ruhe- bzw. Mitteistellung des Schaltfingers 14 bezeichnet.

Das Schaltmaul 10 weist eine Kontur 26 mit zwei gegenüberliegenden zweiten Kreissegmenten 28 und 30 auf. Diese sind konzentrisch zu einem jeweiligen Mittelpunkt 32 und 34 mit einem Radius 36 ausgebildet. Diese sind auf einer diese Mittelpunkte 32 und 34 verbindenden und senkrecht zur Verbindungslinie 21 angeordneten Linie 38 bezüglich der Schaltwellemitte 16 verschoben. Der jeweilige Abstand zwischen den Mittelpunkten 32, 34 und der Schaltwellenmitte 16 ist dabei derart gewählt, daß er einem Verschiebeweg der Schaltstange 12 bei uni den ersten vorbestimmten Schaltwinkel verdrehter Schaltwelle 16 entspricht.

Fig. 2 zeigt den Zustand mit verdrehter Schaltwelle 16 derart, daß der Schaltfinger in der Fig. 2 nach rechts ausgelenkt ist. Die Schaltweile 16 ist dabei um den ersten vorbestimmten Winkel 40 ausgelenkt, wodurch der Mittelpunkt 32 eines zweiten Kreissegmentes mit der Schaltwellenmitte 16 räumlich zusammenfällt. Ferner ist der Abstand des Schaltfingers 14 bzw. der Schaltfingermitte von der Schaltwellenmitte 16 derart gewählt, daß das erste Kreissegment 18 mit dem zweiten Kreissegment 30 fluchtet, d. h., daß durch das räumliche Zusammenfallen des Mittelpunktes 32 mit der Schaltwellenmitte 16 das erstes Kreissegment 18 und das zweite Kreissegment 30 auf einem gemeinsamen Kreis liegen bzw. die Konturen 17, 26 des Schaltfingers 14 und des Schaltmaules 10 setzen sich als ein zur Schaltwellenmitte 16 konzentrischer Kreis fort. In der Praxis bedeutet dies, daß die Schaltfingermitte 24 in der Darstellung von Fig. 1 tiefer liegt, als bei herkömmlichen Getrieben, d. h. ein Abstand zwischen der Schaltfingermitte 24 und der Schaltwellenmitte 16 ist größer als bei herkömmlichen Getrieben. Durch den so vergrößerten Hebelarm wird zum Erzielen eines gewünschten Schaltweges von der Schaltstange 12 ein kleinerer Schaltwinkel der Schaltwelle 16 benötigt.

Zweckmäßigerweise ist hierbei der erste vorbestimmte Winkel derart gewählt, daß es bereits in der in Fig. 2 gezeigten Stellung zu einem Einrücken des jeweiligen der Schaltstange 12 zugeordneten Ganges kommt. Der nun noch verbleibende Schaltwinkel wird dazu genutzt, das erste Kreissegment 18 und das zweite Kreissegment 30 ineinander zu drehen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Hierbei ist die Schaltwelle 16 um einen zweiten vorbestimmten Schaltwinkel 42 verdreht. Die Differenz aus erstem und zweiten vorbestimmten Schaltwinkel 40 und 42 ist dabei der vorerwähnte verbleibende Schaltwinkel. Hierbei sind die Abmessungen und Radien zweckmäßigerweise derart gewählt, daß der zweite vorbestimmte Schaltwinkel 42 einem vollständigen Schaltwinkel eines herkömmlichen Getriebes ohne erfindungsgemäße Ausbildung von Schaltmaul 10 und Schaltfinger 14 entspricht. Das ineinander drehen der konzentrischen Kreissegmente 18 und 30 erfolgt somit nach einer Synchronisationsphase d. h., eine von der Schaltstange 12 betätigte, nicht dargestellte Schiebemuffe wird nur noch überschoben und eine Kraft, die der Schaltfinger 14 auf das Schaltmaul 10 ausübt ist klein. Beispielsweise bedingt durch eine Schaltwellenrastierung und/oder einer Schaltstangenrastierung schnappt der Schaltfinger 14 auf dem zweiten Kreissegment 30 selbsttätig in eine nachfolgend erläuterte Sperrstellung ein, wobei ein besonderes Nachdrücken einer das Getriebe über beispielsweise einen Gangwahlhebel betätigenden Person ist nicht erforderlich. Umgekehrt wird bei einem Herausnehmen oder Ausrücken des Ganges, d. h. bei einer entsprechenden Verschiebung der Schaltstange 12, der Schaltwinkel, für den die Schaltstange 12 noch keinen Weg zurücklegt, also der Differenz des ersten und zweiten vorbestimmten Schaltwinkels 40 und 42, zu einem vorgezogenen Beschleunigen von Schaltmassen genutzt. Durch diesen zusätzlich gewonnene Impuls kann die Schaltstange 12 leichter als bei herkömmlichen Getrieben wieder in die Neutralstellung gemäß Fig. 1 gebracht werden.

Betrachtet man wieder Fig. 3 so ergibt sich aus folgender Betrachtung eine Sperrstellung des Schaltfingers 14. Will die vorerwähnte Schiebemuffe im eingelegten Gang in Richtung Neutralstellung wandern, so drückt das Schaltmaul 10 mit dem in dieser Stellung zur Schaltwellenmitte im wesentlichen konzentrischen zweiten Kreissegment 30 gegen den Schaltfinger 14. Dies hindert die Schaltstange 12 an weiteren translatorischen Bewegung in der Fig. 3 nach links. Das erste Kreissegment 18 und das zweite Kreissegment 30 sperren sich in anschaulicher Weise gegenseitig. Bei Drehung der Schaltweile 16 dagegen kommt es zu keiner Sperrwirkung. Bei eingelegtem Gang, d. h. in der in Fig. 3 dargestellten Stellung, kann durch die erfindungsgemäße Ausbildung zwar eine rotatorische Bewegung der Schaltwelle 16 in eine translatorische Bewegung der Schaltstange 12 umgewandelt werden nicht jedoch umgekehrt.

Alternativ kann ein weiteres, sich an das erste Kreissegment 18 anschließendes Kreissegment 44 der Schaltfingerkontur 17 weggelassen werden. Statt dessen setzt sich die Schaltmaulkontur 26 mit einer Geraden 48 fort, welche einen Winkel 50 gegen die Verbindungslinie 21, d. h. der Verbindungslinie zwischen Schaltwellenmitte 16 und Schaltfingermitte 24 in Ruhe- oder Neutralstellung (Fig. 1) bildet, der der Schaltwinkeldifferenz entspricht, der zum Überlaufen der ersten und zweiten Kreissegmente 18 und 30 erforderlich ist.

Durch entsprechende Vergrößerung des Abstandes zwischen Schaltwellenmitte 16 und Schaltfingermitte 24 sind Schaltmomente beispielsweise um ca. 7% vergrößerbar. Dadurch ist ein sogn. "Gangspringen" sicher vermieden und Reib- und Rastkräfte gleichzeitig abgebaut. Zusätzlich verbessert sich ein Schaltgefühl einer Bedienungsperson.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist, wie in Fig. 1 dargestellt, das Kreis segment 44 an entsprechenden Anschlußpunkten zu jeweiligen Kreissegmenten 18 eine jeweilige Tangente 52 auf, welche mit einer Verbindungslinie 21 zwischen Schaltwellenmitte 16 und einer Schaltfingermitte 24 einen Winkel 46 einschließt, der dem zweiten vorbestimmten Schaltwinkel 42 entspricht. Zur besseren Veranschaulichung ist in Fig. 1 eine Hilfslinie 58 eingezeichnet, welche parallel zur Linie 21 ist. Hierdurch ist bei Stellung des Schaltfingers 14 bei dem zweiten vorbestimmten Schaltwinkel 42 diese Tangente 46 und damit die Anlagefläche des weiteren Kreissegmentes 44 parallel zur Schaltmaulwandung, wodurch Kräfte von der Schaltstange 12 auf den Schaltfinger 14 senkrecht zur Auflagefläche am weiteren Kreissegment 44 des Schaltfingers 14 stehen. Dies Kräfte können somit kein Drehmoment bezüglich der Schaltwellenmitte 16 erzeugen und können daher nicht zu einem unbeabsichtigten Ausrücken des gerade eingelegten Ganges führen.

Zusätzlich ist, wie in Fig. 1 dargestellt, das Kreissegment 44 bevorzugt nicht vollständig ausgebildet, sondern endet an einer unteren Begrenzung 54. Dies ist möglich, da nicht der gesamte Umfang des Kreissegmentes 44 als Anlagefläche an der Schaltmaulwandung benötigt wird, sondern nur ein durch den Winkel 42 vorbestimmter Abschnitt des Kreissegmentes 44 benachbart zum Kreissegment 18.

Fig. 3 veranschaulicht die voranstehend erwähnte andere Weiterbildung der Erfindung, bei der das Kreissegment 44 vollständig abgeschnitten ist und die untere Begrenzung der Schaltfingerkontur in Form einer Linie 56 verläuft, welche die beiden ersten Kreissegmente 18 miteinander verbindet. Zur besseren Darstellung ist wiederum eine Hilfslinie 58 eingezeichnet, welche parallel zur Linie 21 ist. Die Schaltmaulkontur geht in eine Gerade 48 über, welche mit der Linie 21 einen Winkel 50 einschließt, welcher dem zweiten vorbestimmten Schaltwinkel 42 minus dem ersten vorbestimmten Winkel 40 entspricht. Auf diese Weise liegt wiederum in Schaltstellung, d. h. bei Auslenkung des Schaltfingers 14 um den Winkel 42, wie in Fig. 3 dargestellt, die Schaltfingerkontur in einer Fläche parallel zur Geraden 48 an. Dadurch sind abermals Kräfte, welche von der Schaltstange 12 auf den Schaltfinger 14 übertragen werden, senkrecht zur Schaltfingerkontur ausgerichtet und erzeugen in entsprechender Weise kein Drehmoment um den Drehpunkt bzw. die Schaltwellenmitte 16.

Bezugszeichenliste

10

Schaltmaul

12

Schaltstange

14

Schaltfinger

16

Schaltwellenmitte

17

Schaltfingerkontur

18

erste Kreissegmente

20

Radius der erste Kreissegmente

21

Verbindungslinie zwischen Schaltwellenmitte und einer Schaltfingermitte in Mit telstellung

22

Verbindungslinie zwischen Schaltwellenmitte und einer Schaltfingermitte

24

Schaltfingermitte

26

Kontur des Schaltmauls

28

zweites Kreissegment

30

zweites Kreissegment

32

Mittelpunkt des zweiten Kreissegmentes

34

Mittelpunkt des zweiten Kreissegmentes

36

Radius der zweiten Kreissegmente

38

Linie zwischen den Mittelpunkten

40

erster vorbestimmter Winkel

42

zweiter vorbestimmter Schaltwinkel

44

weiteres, sich an das erste Kreissegment

18

anschließendes Kreissegment

46

Tangentenwinkel des Kreissegments

44

48

Gerade der Schaltmaulkontur

26

50

Winkel der Geraden

48

52

Tangente

54

untere Begrenzung des Kreissegmentes

44

56

untere Begrenzung des Kreissegmentes

44

58

Hilfslinie

Claims

1. Schaltgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Schaltwelle mit einer Schaltwellenmitte (16), einem drehfest mit dieser verbundenen Schaltfinger (14) mit einer Schaltfingermitte (24), welcher durch axiale Verschiebung der Schaltwelle (16) wahlweise in eines von mehreren Schaltmaulen (10) jeweiliger Schaltstangen (12) derart hineinragt, daß bei einer Drehung der Schaltwelle (16) um einen ersten vorbestimmten Schaltwinkel (40) der Schaltfinger (14) an Wandungen des jeweiligen Schaltmauls (10) anschlägt und die Schaltstange (12) zum Einrücken oder Ausrücken eines Ganges verschiebt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltfinger (14) eine Schaltfingerkontur (17) mit wenigstens einem ersten konzentrisch zur Schaltwellenmitte (16) ausgebildeten Kreissegment (18) und das Schaltmaul (10) eine Schaltmaulkontur (26) mit wenigstens einem zweiten Kreissegment (28, 30) aufweist, welches konzentrisch zu einem Punkt (32, 34) ausgebildet ist, der bei dem ersten vorbestimmten Schaltwinkel (40) mit der Schaltwellenmitte (16) räumlich zusammenfällt, wobei ein Abstand des Schaltfingers (14) von der Schaltwellenmitte (16) derart ausgebildet ist, daß bei dem ersten vorbestimmten Schaltwinkel (40) das erste und zweite Kreissegment (18, 28, 30) miteinander fluchten.

2. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschlagbereich zwischen Schaltfinger (14) und Schaltmaul (10) die Schaltfingerkontur (17) im Anschluß an das erste Kreissegment (18) als weiteres Kreissegment (44) ausgebildet ist.

3. Schaltgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Kreissegment (44) an entsprechenden Anschlußpunkten zu jeweiligen ersten Kreissegment (18) eine jeweilige Tangente aufweist, welche mit einer Verbin dungslinie (21) zwischen Schaltwellenmitte (16) und einer Schaltfingermitte (24) ei nen Winkel (46) einschließt, der dem zweiten vorbestimmten Schaltwinkel (42) ent spricht.

4. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schaltmaulkontur (26) im Anschluß an das zweite Kreissegment (28,30) mit einer Geraden (48) fortsetzt, welche mit einer Verbindungslinie (21) zwischen Schaltwellenmitte (16) und der Schaltfingermitte (24) des Schaltfingers (14) in Ruhe- bzw. Mittelstellung einen Winkel (50) einschließt, der dem zweiten vorbestimmten Schaltwinkel (42) abzüglich des ersten vorbestimmten Schaltwinkels (40) entspricht.