DE19806031A1 - Schalteinrichtung - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalteinrich
tung für die Schaltungsbetätigung von Mehrstufenschaltge
trieben für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des An
spruchs 1.
Schalteinrichtungen für Mehrstufenschaltgetriebe sind
vielfältig bekannt. Bei den herkömmlichen mehrstufigen
Kraftfahrzeuggetrieben sind üblicherweise einem Schaltpaket
jeweils zwei aufeinanderfolgende Gänge zugeordnet. Durch
ein erstes Schaltpaket, bestehend aus Schaltmuffe, mit oder
ohne Synchronisierung, Schaltschwinge oder Schaltklaue
usw., werden beispielsweise der erste und der zweite Gang
ein- bzw. ausgerückt, während ein zweites Schaltpaket bei
spielsweise den dritten und vierten Gang und eventuell ein
drittes Schaltpaket weitere zwei Gänge schaltet.
Wird bei einem solchen bekannten Getriebe der nächst
höhere oder -niedrigere Gang geschaltet, findet während des
Schaltvorgangs zumindest bei den niedrigen Gängen eine Zug
kraftunterbrechung statt, da über die Synchronisierein
richtung des nächsten Ganges, beispielsweise beim Hoch
schalten, eine Geschwindigkeitsangleichung der Vorgelege
welle vorgenommen werden muß. Bei Gangwechsel vom ersten
in den zweiten Gang muß die Synchronisiereinrichtung des
zweiten Ganges eine Abbremsung des entsprechenden Gangrades
und damit der gesamten Vorgelegewelle vornehmen, um das
Einrücken zu ermöglichen.
Aus der DE-A 41 37 243 ist ein mehrstufiges synchroni
siertes Vorgelegegetriebe bekannt, wobei die einem Schalt
paket benachbart angeordneten zwei Gänge nicht aufeinander
folgende Gänge sind; jedem Schaltpaket ist eine Betäti
gungseinrichtung zugeordnet, die unabhängig von den übrigen
Betätigungseinrichtungen betrieben und gesteuert wird.
Hierdurch können die Schaltnebenzeiten verringert werden.
Prinzipiell besteht ein Getriebe mit derartigen
Schalteinrichtungen aus einem Gehäuse, in dem eine An
triebswelle koaxial mit einer Abtriebswelle angeordnet
sind, zu denen achsparallel versetzt eine Vorgelegewelle
vorgesehen ist. Die von der Antriebswelle übernommene Dreh
bewegung wird über Fixräder auf die Vorgelegewelle übertra
gen, auf der entsprechend der vorgesehenen Gangzahl weitere
Zahnräder entsprechend den weiteren Gängen vorgesehen sind.
Auf der Abtriebswelle sind üblicherweise drehfest jedoch
axial verschieblich Schaltmuffen vorgesehen, die mit den
Betätigungseinrichtungen trieblich verbunden sind. Auf der
Abtriebswelle sind des weiteren Losräder für die einzelnen
Gänge angeordnet, die jeweils mit den Zahnrädern der Vorge
legewelle trieblich verbunden sind. Einem jedem Gangpaar
ist ein Schaltpaket zugeordnet, das jeweils aus der ent
sprechenden Schaltmuffe, einem an dem entsprechenden Losrad
und an der Antriebswelle vorgesehenen Teil und der jeweili
gen Synchronisierungseinrichtung besteht.
Beim eigentlichen Schaltvorgang wird über die Betäti
gungseinrichtung die Schaltmuffe aus ihrem Eingriff mit dem
Losrad des einen Ganges ausgerückt und in ihre Neutralstel
lung gebracht. Kurz darauf wird über die zweite Betäti
gungseinrichtung die Schaltmuffe aus ihrer Neutralstellung
auf das Losrad des nächsthöheren oder nächstniedrigeren
Ganges zubewegt. Dabei beginnt die Synchroneinrichtung des
Schaltpakets zu greifen und nimmt eine Geschwindigkeits
angleichung des Rades mit der Schaltmuffe bzw. der Ab
triebswelle vor, bis die entsprechenden Kupplungsverzahnun
gen in Eingriff gebracht werden können.
Die DE-A 41 21 757 beschreibt ein Bereichsgetriebe für
Kraftfahrzeuge, das als Planetengetriebe ausgebildet ist
und wobei zur Schaltung einer ins Langsame übersetzten Be
reichsgruppe über eine Schiebemuffe ein Hohlrad mit einem
Getriebegehäuse verbunden wird. Am Getriebegehäuse ist ein
Kupplungskörper befestigt, der eine Verzahnung aufweist,
über die er drehfest im Getriebegehäuse geführt ist. An
einem mit der Abtriebswelle des Bereichsgetriebes drehfest
verbundenen Steg ist ein zweiter Kupplungskörper befestigt,
der eine Innenverzahnung und eine Außenverzahnung auf
weist. Beide Kupplungskörper sind mit in axiale Richtung
weisenden koaxial zur Abtriebswelle verlaufenden Ansätzen
versehen, an denen Kegelflächen vorgesehen sind, wobei auf
den Kegelflächen ein einstückig ausgebildeter Synchronring
vorgesehen ist, auf dem eine Schiebemuffe fliegend gelagert
ist, die eine innere Verzahnung aufweist und über eine Au
ßenverzahnung drehfest in eine Verzahnung eines Getriebe
zahnrades eingreift. Die Schiebemuffe, die über eine
Schaltgabel aus ihrer Neutralstellung in Schaltstellungen
verschoben werden kann, weist radiale Druckbolzen auf, die
in Richtung des Synchronringes federbelastet sind. Diese
Druckbolzen wirken mit rampenartig geformten Druckstücken
zusammen, die in einer am äußeren Umfang des Synchronrin
ges vorgesehenen Ausnehmung vorgesehen sind.
Bei den herkömmlichen Schaltgetrieben ist jedem
Schaltpaket für jeden zu schaltenden Gang ein hauptsächlich
durch Synchronisierung und Kupplungskörper vorgegebener
Schaltweg zugeordnet, wobei bei den bekannten Schaltgetrie
ben das Schaltpaket symmetrisch ausgeführt ist, d. h. daß
die Schiebemuffe zwischen zwei Schaltvorgängen eine defi
nierte Mittelstellung einnimmt. Dies bedingt einen gleich
großen Teilschaltweg in beiden Schaltrichtungen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Schalteinrichtung für ein derartiges Schaltgetriebe dahin
gehend auszugestalten, daß der Schaltweg und damit die
Schaltzeit verkürzt und die axiale Baulänge des Getriebes
verkürzt wird.
Ausgehend von einer Schalteinrichtung der eingangs
näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit
den im kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Un
teransprüchen beschrieben.
Es wurde gefunden, daß für bestimmte Schaltgetriebe,
insbesondere Split-Getriebe und Gruppengetriebe, die bisher
übliche definierte Mittelstellung der Schiebemuffe zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Schaltvorgängen nicht notwendig
ist. Durch die asymmetrische Anordnung der Aktivierungsele
mente, d. h. des Druckstücks oder der Nut, wird der Vorteil
erzielt, daß die Schiebemuffe bei ihrer Betätigung den
nächsten Gang bereits ansynchronisieren kann, wenn sie die
Kupplungsverzahnung, mit der sie bis zu ihrer Betätigung im
Eingriff war, gerade verlassen hat. Diese außermittige
Anordnung des entsprechenden Aktivierungselementes, d. h.
des Druckstücks oder der Nut bzw. Rampen außermittig zur
Schiebemuffenmitte, führt dazu, daß der Synchronring frü
her aktiviert werden kann. Der grundsätzliche Schaltungsab
lauf, d. h. Auskuppeln, Ansynchronisieren, Entsperren, Ein
kuppeln, bleibt dabei unverändert erhalten.
Eine Schaltwegverkürzung von etwa 20% durch die au
ßermittige Anordnung des entsprechenden Aktivierungsele
mentes läßt sich problemlos erzielen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung
näher erläutert, in der nur die für das Verständnis der
erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Schalteinrichtung not
wendigen Bauteile dargestellt sind; es zeigen
Fig. 1A bis 1C drei verschiedene Stellungen der Schaltein
richtung beim Übergang langsamem zu
schnellem Schaltzustand,
Fig. 2A bis 2C drei verschiedene Stellungen der Schaltein
richtung beim Übergang schnellem zu lang
samem Schaltzustand und
Fig. 3A bis 3C verschiedene Stellungen der Schalteinrich
tung mit Ringfeder bei einer Schaltung von
langsamem zu schnellem Schaltzustand.
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugs
zeichen versehen. Die Fig. 1A zeigt eine Schalteinrich
tung 2 für ein hier nur teilweise dargestelltes Planetenge
triebe 4. Dabei greift eine Schaltgabel 6 in eine Schiebe
muffe 8 ein. Die Schiebemuffe ist über einen Sperring 10
axial fest mit dem Hohlrad 12 des Planetengetriebes 4 ver
bunden, wodurch bei einer axialen Bewegung der Schiebemuffe
entlang einer gedachten Getriebelängsachse 14 auch das
Hohlrad 12 axial bewegt wird. Planetenräder 16 sind auf
einem Planetenträger 18 drehbeweglich angeordnet. Der Pla
netenträger 18 ist mit einer hier nicht dargestellten Aus
gangswelle des Getriebes verbunden und im Getriebegehäu
se 20 durch ein Lager 22 drehbar gelagert. Drehfest auf dem
Planetenträger 18 sind ein Synchronkörper 24 und ein Kupp
lungskörper 26 angeordnet. Auf seinem Umfang verteilt weist
der Synchronkörper 24 eine Anzahl von Druckstücken 28 auf,
die beispielsweise in Form von radial nach außen federbela
steten Kolben vorgesehen sein können.
Am Getriebegehäuse 20 ist eine Platte 30 befestigt, an der
ein weiterer Kupplungskörper 32 angeordnet ist, beispiels
weise durch eine Verschweißung. Beide Kupplungskörper 26
und 32 weisen konische Reibflächen 34 bzw. 36 auf, auf de
nen jeweils ein Synchronring 38 bzw. 40 angeordnet ist. Die
Synchronringe 38 und 40 weisen ebenfalls je eine konische
Reibfläche auf, die mit den Reibflächen 34, 36 korrespon
dieren. Die Kupplungskörper 26 und 32 weisen radial außen
je eine Kupplungsverzahnung 42 und 44 auf, in die die In
nenverzahnung 46 der Schiebemuffe 8 eingreifen kann. Die
Innenverzahnung 46 der Schiebemuffe 8 ist asymmetrisch auf
gebaut, darauf wird später näher eingegangen.
In der Fig. 1A ist der Schaltzustand gezeigt, bei dem das
Hohlrad 12 des Planetengetriebes 4 mit dem Getriebegehäuse
20 über die Schiebemuffe 8 drehfest verbunden ist, um eine
Untersetzung der Abtriebswellendrehzahl des Getriebes zu
erreichen. Im Gegensatz zu diesem langsamen Schaltzustand
steht der schnelle Schaltzustand, bei dem der Planetenträ
ger 26 drehfest mit dem Hohlrad 12 zur Bildung eines Di
rektantriebes zwischen Eingang und Ausgang des Planetenge
triebes 4 verbunden ist.
Soll nun von dem langsamen Schaltzustand in den schnellen
Schaltzustand umgeschaltet werden, so wird die Schiebemuf
fe 8 aus dem Zustand ganz links von der Schaltgabel 6 axial
in der Zeichenebene nach rechts verschoben. Dabei kommt die
Innenverzahnung 46 der Schiebemuffe 8 mit dem Druckstück 28
zur Anlage, wie in Fig. 1B gezeigt. Dabei liegt die Kan
te 50 der Innenverzahnung 46 von der gedachten Mittelach
se 52 der Schaltgabel 6 axial nach rechts verschoben, so
daß die Schiebemuffe 8 bis zur Anlage an das Druckstück 28
nur einen bestimmten kürzeren axialen Weg zurücklegen muß,
als den anschließenden axialen Weg nach der Anlage bis zum
Erreichen der axialen Endlage im schnellen Schaltzustand
nach Fig. 1C. Durch die Anlage von Kante 50 an das Druck
stück 28 wird dieses nach rechts gedrückt und drückt den
Reibkonus des Synchronringes 40 auf den Reibkonus des Kupp
lungskörpers 26 zur Drehzahlangleichung. Die Fig. 1C zeigt
die Synchronisiereinrichtung 2 bei eingeschaltetem schnel
lem Schaltzustand. Die Schiebemuffe 8 ist axial nach rechts
bis an den Planetenträger 18 heran verschoben worden. Die
Innenverzahnung 46 der Schiebemuffe 8 ist in die Kupplungs
verzahnung 44 des Kupplungskörpers 26 eingerastet und
schafft eine drehfeste Verbindung zwischen Hohlrad 12 und
Planetenträger 18.
Die Fig. 2 zeigt die Schaltung in der umgekehrten
Richtung vom schnellem zum langsamen Schaltzustand. Dabei
ist in Fig. 2A ein Druckstück 54 zu sehen, daß auf dem Um
fang des Synchronkörpers 24 verschoben gegenüber dem Druck
stück 28 angeordnet ist. Im Bereich dieses Druckstückes 54
ist die Schiebemuffe 8 mit ihrer Innenverzahnung 46 anders
ausgebildet, als im Bereich des Druckstücks 28. Die Kan
te 56 liegt ebenfalls von der gedachten Mittelachse 52 der
Schaltgabel 6 nach rechts verschoben und liegt so in der
Innenverzahnung angeordnet, daß die Schiebemuffe 8 bis zur
Anlage von Kante 56 an das Druckstück 54 einen kürzeren
axialen Weg zurücklegen muß, als den Weg von der Anlage von
Kante 50 an das Druckstück 28 bis zum Erreichen der axialen
Endlage im langsamen Schaltzustand, siehe Fig. 2B. Die
Fig. 2C zeigt den langsamen Schaltzustand mit der drehfe
sten Verbindung von Gehäuse 20 und Hohlrad 12.
Die Fig. 3A zeigt eine weitere vorteilhafte Ausfüh
rungsform. Hierbei wird auf einen Synchronkörper verzichtet
und statt dessen eine Ringfeder 60 vorgesehen, durch deren
axiale Verschiebung der jeweilige Synchronring 62 oder 64
auf den zugehörigen Kupplungskörper 66 bzw. 68 geschoben
wird. Die Synchronringe 62, 64 weisen axial vorstehende
Nasen 70 auf, durch die die Ringfeder 60 radial in ihrer
Position gehalten wird. Die Innenverzahnung 72 der Schiebe
muffe ist mit den äußeren Verzahnungen 75 und 76 an den
Synchronringen 62 und 64 und den Kupplungsverzahnungen 78
und 80 an den Kupplungskörpern 66 und 68 in Eingriff bring
bar. Die Innenverzahnung 72 weist eine Nase 74 mit zwei
Schrägen 82 und 84 auf, deren Spitze asymmetrisch bezüglich
der Mitte der Schaltgabel liegt. Dadurch ist der axiale
Weg, den die Schiebemuffe aus der in Fig. 3A ersichtlichen
Position nach rechts ausführen muß, bis die Nase 74 die
Ringfeder 60 erreicht, kleiner als der axiale Weg, den die
Schiebemuffe 8 zurücklegen muß, nachdem die Nase 74 die
Ringfeder 60 überwunden hat bis zum Erreichen der axialen
Endlage im schnellen Schaltzustand nach Fig. 3C. Bei grund
sätzlichem gleichen Schaltungsablauf wie bisher, nämlich
Auskuppeln, Ansynchronisieren, Entsperren, Einkuppeln be
wirkt die außermittige Anordnung eines dieser Aktivie
rungselemente, d. h. entweder der Druckstücke 28, 54 oder
der Nase 74, daß die Schiebemuffe 8 den nächsten Gang be
reits ansynchronisieren kann, wenn sie die Kupplungsverzah
nung gerade verlassen hat, mit der sie sich im Eingriff
befand.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird zum einen
ein verkürzter Gesamtschaltweg und zum anderen eine schnel
lere Schaltung ermöglicht.
Neben dem Vorteil des kürzeren Schaltweges ermöglicht
es die erfindungsgemäß Schalteinrichtung auch, mit einem
kleineren GP-Zylinderhub auszukommen, wodurch ein kleineres
Befüllvolumen und eine geringere gespeicherte Energie bis
zum Entsperren notwendig sind. Dadurch werden auch die auf
tretenden Stöße beim Einspuren kleiner.
Die Schiebemuffe trifft ferner mit geringerer Ge
schwindigkeit auf den zu synchronisierenden Ring auf als es
bei den herkömmlichen Schalteinrichtungen der Fall ist,
d. h. daß das Ansynchronisieren und Sperren besser funk
tioniert.
Neben den beschriebenen Synchronisiereinrichtungen der
Schalteinrichtung ist der grundsätzliche erfinderische Ge
danke auch bei Synchronisiereinrichtungen nach dem Bolzen-Typ
anwendbar. Dabei sind die Aktivierungselemente als Bol
zen ausgeführt, deren Sperrflächen dann eine Ansteuerung
durch die Schiebemuffe oder die Verschiebeplatte nur in
deren außermittigem Zustand zu den Synchronringen zulassen.
2
Schalteinrichtung
4
Planetengetriebe
6
Schaltgabel
8
Schiebemuffe
10
Sperring
12
Hohlrad
14
Getriebelängsachse
16
Planetenräder
18
Planetenträger
20
Getriebegehäuse
22
Lager
24
Synchronkörper
26
Kupplungskörper
28
Druckstücken
30
Platte
32
Kupplungskörper
34
,
36
Reibflächen
38
,
40
Synchronring
42
,
44
Kupplungsverzahnung
46
Innenverzahnung
50
Kante
52
Mittelachse
54
Druckstück
56
Kante
60
Ringfeder
62
,
64
Synchronringe
66
,
68
Kupplungskörper
70
,
74
Nasen
72
Innenverzahnung
75
,
76
Verzahnungen
78
,
80
Kupplungsverzahnungen
82
,
84
Schrägen
Claims (4)
1. Schalteinrichtung (2) für die Schaltungsbetätigung
von Mehrstufenschaltgetrieben für Kraftfahrzeuge, die
Schaltpakete für jeden zu schaltenden Gang aufweisen, wobei
alle Schaltpakete mit Schiebemuffen (8) versehen sind, die
mit Aktivierungselementen (28, 54) zusammenwirken, dadurch
gekennzeichnet, daß eines der Aktivie
rungselemente (50, 56, 74) außermittig zur Schiebemuffen
mitte angeordnet ist, während das andere Aktivierungsele
ment (56, 50, 74) mittig zur Schiebemuffenmitte angeordnet
ist.
2. Schalteinrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das außermittig ange
ordnete Aktivierungselement eine Kante (50, 56) ist, die
auf Druckstücke (28, 54) einwirkt.
3. Schalteinrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das außermittig ange
ordnete Aktivierungselement eine Nase (74) ist, die auf
eine Ringfeder (60) einwirkt.
4. Schalteinrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aktivierungselemen
te als Bolzen einer Synchronisierung vom Bolzen-Typ ausge
bildet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998106031 DE19806031B4 (de) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Schalteinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1998106031 DE19806031B4 (de) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Schalteinrichtung |
Publications (2)
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DE19806031A1 true DE19806031A1 (de) | 1999-08-19 |
DE19806031B4 DE19806031B4 (de) | 2007-01-25 |
Family
ID=7857691
Family Applications (1)
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DE1998106031 Expired - Fee Related DE19806031B4 (de) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Schalteinrichtung |
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