DE19911274A1 - Betätigungsvorrichtung für ein mehrgängiges Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Es wird eine Betätigungsvorrichtung (10, 60, 110) für ein mehrgängiges Schaltgetriebe (12) eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen. Die Betätigungsvorrichtung (10, 60, 110) weist ein Schaltelement (36, 64, 76, 118) und eine Schaltvorrichtung (32, 62, 112), die eine erste und eine zweite Schaltposition (40, 42, 94, 96, 130a, 130b, 132a, 132b) sowie eine erste und eine zweite Führungseinrichtung (44, 46, 98, 100, 114, 116) zur Bewegung des Schaltelements (36, 76, 118) hat, auf. Vorteilhafterweise ist bei der ersten Schaltposition (40, 94, 130a, 130b) eine Einformung (50, 102, 136) an der zweiten Führungseinrichtung (46, 100, 116) ausgebildet und bei der zweiten Schaltposition (42, 96, 132a, 132b) eine Einformung (52, 104, 140) an der ersten Führungseinrichtung (44, 98, 114). Die Einformungen (50, 52, 102, 104, 136, 140) dienen dem Toleranzausgleich. Durch die spezielle Ausbildung der Einformungen (50, 52, 102, 104, 136, 140) wird gegenüber bekannten Betätigungsvorrichtungen der Bauraum besser genutzt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Betätigungsvorrichtung für ein mehrgängiges Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges nach der Gattung des Hauptanspruchs, wie sie zum Beispiel aus der EP 08 59 173 A1 1 bekannt ist. Die Betätigungsvorrichtung weist zur Betätigung einer Schalteinheit ein Schaltelement auf, das in Form einer nutförmigen Schaltbahn einer als Schaltvorrichtung ausgebildeten Scheibe geführt ist. Die Schaltbahn weist weiterhin eine Schaltverlaufslinie auf. Eine erste Flanke der nutförmigen Schaltbahn dient als eine erste Führungseinrichtung zur Bewegung des Schaltelements und die zweite Flanke dient als eine zweite Führungseinrichtung.

Mit der ersten Führungseinrichtung wird das Schaltelement in eine erste Schaltposition hineinbewegt und mit der zweiten Führungseinrichtung aus der ersten Schaltposition heraus. Andererseits wird mit der zweiten Führungseinrichtung das Schaltelement in eine zweite Schaltposition hineinbewegt und mit der ersten Führungseinrichtung aus der zweiten Schaltposition heraus; bei der Bewegung des Schaltelements in eine der Schaltpositionen hinein wird infolgedessen ein Gang des Getriebes eingelegt, bei der Bewegung des Schaltelements aus der Schaltposition heraus wird der Gang herausgenommen.

Bei Schaltgetrieben für Kraftfahrzeuge kommen bezüglich der Schaltpositionen in der Regel relativ große Toleranzen vor, die bei geradlinigen Bewegungen im Bereich von einigen Millimetern und bei Drehbewegungen bei einigen Winkelgraden liegen können. Deshalb muß die Betätigungsvorrichtung so ausgelegt sein, daß auch bei extremen Toleranzen ein Gang sicher geschaltet wird.

Bei einem Schaltgetriebe, bei dem die Schaltpositionen in der Mitte des Toleranzbandes liegen, hat dies jedoch zur Folge, daß bereits ein Gang eingelegt ist, noch bevor die Schaltvorrichtung das Schaltelement in die Schaltposition gebracht hat. Da jedoch ein Gang bereits eingelegt ist, die Schaltvorrichtung das Schaltelement aber dennoch weiterbewegt, drückt das Schaltelement ständig mit einer Kraft auf eine Schalteinheit. Dadurch ist die Betätigungsvorrichtung verspannt, was mit Verschleiß insbesondere der Schalteinheit verbunden ist. Aus diesem Grund wird ein elastisches Element so angeordnet, daß die Kraft nicht so groß wird. Dennoch wirkt ständig eine gewisse, wenn auch verminderte Kraft auf die Schalteinheit.

Um diese Kraft gänzlich zu eliminieren, ist der ersten Führungseinheit in ihrer ersten Schaltposition eine sogenannte Einformung zum Toleranzausgleich zugeordnet und der zweiten Führungseinrichtung in ihrer zweiten Schaltposition. Dies hat zur Folge, daß bei einem Schaltvorgang das Schaltelement zunächst "überdrückt" wird und in der Schaltposition im Bereich der Einformung wieder entlastet wird, womit die gesamte Betätigungsvorrichtung und die Schalteinheit entspannt ist.

Durch die Ausbildung der Einformung zum Toleranzausgleich an der Führungseinrichtung, die das Schaltelement in die Schaltposition bringt, geht insbesondere bei Schaltvorrichtungen mit nutförmiger Schaltbahn Raum verloren, der für die Schaltvorgänge an sich gebraucht wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung für ein mehrgängiges Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß zum Toleranzausgleich weniger Raum gebraucht wird.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung für ein mehrgängiges Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Betätigungsvorrichtung mit einer Schaltwalze sowie ausschnittsweise ein Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug,

Fig. 2 eine Abwicklung der Schaltwalze aus Fig. 1 mit einem Schaltelement,

Fig. 3 eine Ansicht einer als Schaltvorrichtung ausgebildeten Scheibe mit einem Hebel,

Fig. 4a zwei Nocken und der Hebel in einer ersten Position,

Fig. 4b zwei Nocken und der Hebel in einer zweiten Position und

Fig. 4c zwei Nocken und der Hebel in einer dritten Position.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Fig. 1 ist eine Betätigungsvorrichtung 10, ein mit dieser verbundenes elektronisches Steuergerät 11 und ausschnittsweise ein mehrgängiges Schaltgetriebe 12 eines Kraftfahrzeuges dargestellt.

Das mehrgängige Schaltgetriebe 12, das im folgenden Getriebe 12 genannt wird, weist eine Eingangswelle 14 und eine Ausgangswelle 16 auf. Auf der Eingangs- und Ausgangswelle 14, 16 sind zwei miteinander kämmende Zahnradpaare 18, 20 angeordnet, die zwei verschiedene Gänge des Kraftfahrzeuges bilden, wobei in Abhängigkeit von der Anzahl der Gänge noch weitere Zahnradpaare vorhanden sind. Das erste Zahnrad 22 des ersten Zahnradpaares 18 ist lose auf der Eingangswelle 14 und das zweite Zahnrad 24 ist drehfest auf der Ausgangswelle 16 gelagert. Das erste Zahnrad 26 des zweiten Zahnradpaares 20 ist lose auf der Eingangswelle 14 und das zweite Zahnrad 28 ist drehfest auf der Ausgangswelle 16 gelagert. Die lose bzw. drehfeste Lagerung der Zahnräder 22, 24, 26, 28 kann auch umgekehrt sein.

Zur Schaltung der Gänge wird das Zahnrad 22 oder 26 über eine achsparallel auf der Eingangswelle 24 bewegliche Schalteinheit 30 in drehfeste Verbindung mit der Eingangswelle 24 gebracht. Diese Schalteinheit 30 kann beispielsweise eine Schaltklaue oder eine Synchronisierkupplung bzw. Synchronisiermuffe sein.

Die Betätigungsvorrichtung 10 weist als Schaltvorrichtung eine Schaltwalze 32, einen Antrieb 34 für die Schaltwalze 32 und ein durch die Schaltwalze 32 bewegbares Schaltelement 36 zur Betätigung der Schalteinheit 30 auf. Das Schaltelement 36, das beispielsweise als Schaltgabel ausgeführt sein kann, ist in einer nutförmigen Schaltbahn 38 der Schaltwalze 32 geführt und hat in der Schaltbahn 38 soviel Spiel, daß es ohne zu klemmen geführt ist. Hierfür ist beispielsweise ein Schiebesitz denkbar. Die Schaltbahn 38 ist am Umfang der Schaltwalze 32 ausgebildet und vorzugsweise in sich geschlossen. Werden mehrere Schaltelemente 36 durch die Schaltwalze 32 betätigt, so sind entsprechend weitere Schaltbahnen 38 vorgesehen.

Die Schaltbahn 38 verläuft am Umfang der Schaltwalze 32 derart, daß sie in axialer Richtung der Schaltwalze 32 zwei extrem voneinander entfernte Stellen aufweist, die eine erste Schaltposition 40 und eine zweite Schaltposition 42 darstellen. Bei einer Drehbewegung der Schaltwalze 32, die durch das Steuergerät 11 ausgelöst und durch den Antrieb 34 ausgeführt wird, wird das Schaltelement 36 und somit die Schalteinheit 30 auf der Eingangswelle 14 in üblicher Weise axial verschoben. Wird die erste Schaltposition 40 erreicht, so ist der Gang des ersten Zahnradpaares 18 eingelegt, wird die zweite Schaltposition 42 erreicht, so ist der Gang des zweiten Zahnradpaares 20 eingelegt. Es ist jedoch möglich, daß nur eine Schaltposition 40 oder 42 vorhanden ist und mit der Betätigungsvorrichtung 10 somit nur ein Gang geschaltet wird.

Aufgrund der nutförmigen Ausbildung der Schaltbahn 38 weist diese eine erste Flanke 44 und eine zweite Flanke 46 auf, wobei die erste Flanke 44 eine erste Führungseinrichtung und die zweite Flanke 46 eine zweite Führungseinrichtung zur Bewegung des Schaltelements 36 darstellt.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, wird die Bewegung des Schaltelements 36 durch die Flanken 44, 46 bewirkt, da bei einer Drehbewegung der Schaltwalze 32 eine der Flanken 44, 46 gegen das Schaltelement 36 drückt bzw. es führt. Das heißt, daß die erste Flanke 44 zur Bewegung des Schaltelements 36 in die erste Schaltposition 40 hinein und die zweite Flanke 46 zur Bewegung des Schaltelements 36 aus der ersten Schaltposition 40 heraus dient. Umgekehrt dient die zweite Flanke 46 für eine Bewegung des Schaltelements 36 in die zweite Schaltposition 42 und die erste Flanke 44 zur Bewegung des Schaltelements 36 aus der zweiten Schaltposition 40 heraus.

Weiterhin weist die Schaltbahn 38 eine Schaltverlaufslinie 48 auf. Die Schaltverlaufslinie 48 ist eine gedachte Linie, die in der Schaltbahn 38 zwischen den Flanken 44, 46 verläuft. Die Schaltverlaufslinie 48 beschreibt einen Verlauf des Schaltelements 36 beim Schalten bei einem Getriebe 12, bei dem die Schaltpositionen 40, 42 in der Mitte der für sie möglichen Toleranzbänder liegen. Diese Toleranzbänder sind in der Regel jedoch relativ groß. Aus diesem Grund werden an den Schaltpositionen, wie in der Einleitung bereits beschrieben, Maßnahmen getroffen, mit denen ein Toleranzausgleich bewirkt werden kann.

Aus der Fig. 2 geht die Realisierung eines Toleranzausgleiches deutlicher hervor, da die Verläufe der Schaltbahn 38 mit den Flanken 44, 46 und der Schaltverlaufslinie 48 der Schaltwalze 32 in einer Abwicklung dargestellt sind. Der ersten Schaltposition 40 ist zum Toleranzausgleich eine erste Einformung 50 zugeordnet, die in vorteilhafter Weise an der zweiten Flanke 46 ausgebildet ist. Der zweiten Schaltposition 42 ist zum Toleranzausgleich ebenfalls eine zweite Einformung 52 zugeordnet, die in vorteilhafter Weise an der ersten Flanke 44 ausgebildet ist. Beide Einformungen 50, 52 sind dabei so ausgebildet, daß der Abstand a1 der ersten und zweiten Flanke 44, 46 zur Schaltverlaufslinie 48 im Bereich der ersten und zweiten Schaltposition 40, 42 größer ist als im übrigen Verlauf der Schaltverlaufslinie 48, wo die Abstände a2 zwischen der Schaltverlaufslinie 48 und den Flanken 44, 46 im wesentlichen konstant sind.

Die Einformungen 50, 52 beginnen beim vorliegenden Ausführungsbeispiel entlang der Schaltbahn 38 ca. 40° vor bzw. nach den Schaltpositionen 40, 42. Von da aus nimmt der Abstand a1 in Richtung der Schaltpositionen 40, 42 hin zu. Die Winkelangabe von 40° kann jedoch in Abhängigkeit vom jeweiligen Getriebe 12 unterschiedlich sein. Dies muß vor der Auslegung der Betätigungsvorrichtung 10, insbesondere der Schaltbahn 38 berücksichtigt werden; es können also mehr oder weniger als 40° sein. Da beim Herausnehmen eines Gangs geringere Kräfte auftreten als beim Einlegen eines Gangs, ist die Gestaltung der Einformungen 50, 52 relativ frei. Der Abstand a1 der Einformungen 50, 52 der Flanken 44, 46 im Bereich der Schaltpositionen 40, 42 ist dabei jedoch so zu gestalten, daß genügend Platz zum Toleranzausgleich vorhanden ist. Das heißt, der Abstand a1 der Einformungen 40, 42 muß so groß bemessen sein, daß das Schaltelement 36 entlang der Schaltbahn 38 vor oder nach den Schaltpositionen 40, 42 Positionen einnehmen kann, in denen es von keiner Flanke 44, 46 berührt wird.

Der Verlauf der zweiten Flanke 46 im Bereich der zweiten Schaltposition 42 ist so bemessen, daß die notwendigen Kräfte für die Synchronisation bzw. das Einfädeln der Schalteinheit 30 auf das Zahnrad 26 aufgebracht werden. Da die zweite Einformung 52 an der ersten Flanke 44 ausgebildet ist, kann der vorhandene Bauraum für den Verlauf der zweiten Flanke 46 im Bereich der zweiten Schaltposition 42 besser ausgenutzt werden. Das gleiche trifft für den Verlauf der ersten Flanke 44 im Bereich der ersten Schaltposition 40 zu.

Zur einfacheren Verständlichkeit bezüglich der Auslegung des Abstands a1 der Einformungen 50, 52 zur Schaltverlaufslinie 48 ist an der zweiten Schaltposition 42 beispielhaft ein Schaltelement 36 symbolisch in drei verschiedenen Positionen dargestellt, womit auch der Ablauf eines Schaltvorgangs beschrieben werden kann.

Das Schaltelement 36 befindet sich in der Schaltbahn 38 zunächst an einer ersten Winkelposition α1. Hierbei ist das Schaltelement 36 kurz vor dem Erreichen der zweiten Schaltposition 42 und befindet sich in axialer Richtung der Schaltwalze 32 an einer ersten Wegposition s1. Dies ist eine Position, an der beispielsweise durch die Schalteinheit 30 mit einer Synchronisation der Drehzahl der Eingangswelle 14 beginnt.

Als nächstes wird aufgrund eines Signals des Steuergeräts 11 die Schaltwalze 32 durch den Antrieb 34 weitergedreht. An einer zweiten Winkelposition α2 hat das Schaltelement 36 dann eine zweite Wegposition s2 und gleichzeitig die zweite Schaltposition 42 erreicht. Die Betätigungsvorrichtung 10 ist so ausgelegt, daß auch bei ungünstigen Toleranzen des Getriebes 12 spätestens jetzt der dem zweiten Zahnradpaar 20 zugeordnete Gang des Kraftfahrzeuges eingelegt ist.

Das Schaltelement 36 befindet sich nach einer weiteren Drehbewegung der Schaltwalze 32 an einer dritten Winkelposition α3 und einer dritten Wegposition s3. Die dritte Wegposition s3 liegt in diesem Fall zwischen der ersten und zweiten Wegposition s1 und s2. Daraus folgt, daß die Schalteinheit 30 die drehfeste Verbindung zwischen dem an und für sich lose gelagerten Zahnrad 26 und der Eingangswelle 14 bereits hergestellt hat, als sich das Schaltelement 36 zwischen der ersten und zweiten Winkelposition α1 und α2 sowie der ersten und zweiten Wegposition s1 und s2 befand. Das heißt, daß beim Erreichen der zweiten Schaltposition 42 eine mechanische Verspannung des Schaltelements 36 und der Schalteinheit 30 vorlag. Durch die Drehung der Schaltwalze 32 in die dritte Winkelposition α3 konnte das Schaltelement 36 mit der Schalteinheit 30 in axialer Richtung der Schaltwalze 32 bzw. der Eingangswelle 14 von der extremen Position der zweiten Schaltposition 42 auf die dritte Wegposition s3 zurückweichen. Wäre der Gang erst dann eingelegt gewesen, als die Schaltposition 42 erreichte wurde, das heißt an der zweiten Winkelposition α2, hätte das Schaltelement 36 nicht die dritte Wegposition s3 eingenommen, sondern wäre bei der zweiten Wegposition s2 verblieben.

Die dritte Winkelposition α3 ist im Steuergerät 11 so programmiert, daß sich das Schaltelement 36 in der dritten Winkelposition α3 im Bereich der zweiten Einformung 52 der ersten Flanke 44 befindet und keine der beiden Flanken 44, 46 berührt. Dadurch kommt es folglich auch zu keinen mechanischen Verspannungen. Die Schalteinheit 30 wird nicht gegen das Zahnrad 26 gedrückt, wodurch kein unnötiger Verschleiß entsteht. Es kommt also darauf an, daß die Einformungen 50, 52 so bemessen sind, daß entlang des Schaltbahnverlaufes 38 vor und nach den Schaltpositionen 40, 42 so viel Platz für das Schaltelement 36 ist, daß es dort nach dem Schaltvorgang zur Ruhe kommt und nicht von den Flanken mit einer Kraft beaufschlagt wird. Konkret muß der Abstand der Einformungen 50, 52 so groß sein, daß in axialer Richtung der Schaltwalze 32 der Abstand zwischen den Flanken 44, 46 dem entsprechenden Längenmaß des Schaltelements 36 in der Schaltbahn 38 und den Toleranzen des Abstand der Zahnräder 22, 26 sowie einer etwaigen Sicherheit entspricht. An den Schaltpositionen 40, 42 selbst kann der Abstand a1 der Einformungen 50, 52 zur Schaltverlaufslinie 48 sogar gleich dem Abstand a1 sein.

Die Differenz zwischen der zweiten und dritten Winkelposition α2 und α3 ist ein Wert in Grad und ist im Steuergerät 11 programmiert. Nach dem Erreichen der Winkelposition α2 an der zweiten Schaltposition 42 wird die Schaltwalze 32 um diese Differenz weitergedreht. Dies kann entlang der Schaltbahn 38 auf beiden Seiten der Schaltpositionen 40, 42 erfolgen. Auf welche Seite die Schaltwalze 32 gedreht wird, hängt zum Beispiel davon ab, welcher Gang zuvor eingelegt war, was im Steuergerät 11 gespeichert werden kann. In Abhängigkeit davon kann die Schaltwalze 32 auf beide Seiten der Schaltpositionen 40, 42 gedreht werden.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden die Schalteinheit 30 und das Schaltelement 36 beim Schaltvorgang durch die Betätigungsvorrichtung 10 "überdrückt", da - nachdem der Gang bereits eingelegt war - immer noch eine Kraft ausgeübt wurde. Damit hierbei keine unnötigen mechanischen Belastungen auftreten, kann zu der Reduzierung zwischen der Schalteinheit 30 und dem Schaltelement 36 zum Beispiel ein elastisches Element vorgesehen werden, so daß die Schalteinheit 30 und das Schaltelement 36 axial ein wenig gegeneinander verschieblich sind.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Ausbildung der ersten Einformung 50 an der zweiten Flanke 46 bezüglich des Abstands zur Schaltverlaufslinie 48 analog zur zweiten Einformung 52 im Bereich der zweiten Schaltposition 42 ist.

In der Fig. 3 ist ein Ausschnitt einer Betätigungsvorrichtung 60 in Form eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung gezeigt. Es ist ebenfalls wie beim ersten Ausführungsbeispiel, ein Antrieb, ein mit diesem verbundenes elektronisches Steuergerät und ein Getriebe vorgesehen, die jedoch nicht dargestellt sind.

Die Betätigungsvorrichtung 60 weist eine als Schaltvorrichtung dienende Scheibe 62 und eine als Schaltelement dienende Schaltstange 64 zur Beaufschlagung einer symbolisch angedeuteten Schaltgabel 66 auf. Die Schaltstange 64 ist an einem Lager 68 verschwenkbar gelagert. Das Lager 68 hat hierbei eine Drehachse 69, die parallel zur Drehachse 70 der Scheibe verläuft. Mit einem Ende 71 greift die Schaltstange 64 in eine Ausnehmung 72 der Schaltgabel 66. Am anderen Ende 74 weist die Schaltstange 64 einen Zapfen 76 auf, der mit einer runden Querschnittsfläche so angeordnet ist, daß er parallel zur Drehachse 70 der Scheibe verläuft. Der Zapfen 76 ist in einer in einer Stirnfläche 78 der Scheibe 62 ausgebildeten, vorzugsweise in sich geschlossenen Schaltbahn 80 geführt. Der Zapfen 76 hat in der Schaltbahn 80 soviel Spiel, daß er ohne zu klemmen geführt ist.

Die Schaltbahn 80 weist vier Abschnitte auf. Ein erster und ein zweiter Grundkreisabschnitt 82 und 84 liegen sich auf einem Grundkreis 86 gegenüber. Im ersten und zweiten Grundkreisabschnitt 82, 84 wird der Zapfen 76 und somit die Schaltstange 64 nicht ausgelenkt.

Zwischen dem ersten und zweiten Grundkreisabschnitt 82, 84 liegen ein erster und ein zweiter Schaltabschnitt 88 und 90. Der mittlere Abstand des ersten Schaltabschnitts 88 zur Drehachse 70 der Scheibe 62 ist stets kleiner oder gleich dem Radius des Grundkreises 86. In bezug zu einer Mittelachse 92 der Stirnfläche 78 hat der erste Schaltabschnitt 88 bei der in der Fig. 3 mit αkl bezeichneten Winkelstellung seinen kleinsten mittleren Abstand zur Mittelachse 88. Diese Winkelstellung αkl entspricht einer ersten Schaltposition 94 der Schaltbahn 80. Der zweite Schaltabschnitt 90 hat ebenfalls einen veränderlichen mittleren Abstand zur Drehachse 70 der Scheibe 62, der jedoch stets größer oder gleich dem Radius des Grundkreises 86 ist. In bezug zur Mittelachse 92 der Stirnfläche 78 hat der zweite Schaltabschnitt 90 bei der mit αgr bezeichneten Winkelstellung seinen größten mittleren Abstand zur Drehachse 70. Diese Winkelstellung αgr entspricht einer zweiten Schaltposition 96.

Weiterhin weist die Schaltbahn 80 aufgrund ihrer nutförmigen Ausbildung eine erste Flanke 98 und eine zweite Flanke 100 auf, wobei die erste Flanke 98 eine erste Führungseinrichtung und die zweite Flanke 100 eine zweite Führungseinrichtung zur Bewegung des Zapfens 76 darstellt.

Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, wird die Bewegung des Zapfen 76 durch die Flanken 98, 100 bewirkt, da bei einer Drehbewegung der Scheibe 62 eine der Flanken 98, 100 gegen den Zapfen 76 drückt bzw. ihn führt. Das heißt, daß die erste Flanke 98 zur Bewegung des Zapfens 76 in die erste Schaltposition 94 hinein und die zweite Flanke 100 zur Bewegung des Zapfens 76 aus der ersten Schaltposition 94 heraus dient. Umgekehrt dient die zweite Flanke 100 für eine Bewegung des Zapfens 76 in die zweite Schaltposition 96 und die erste Flanke 98 zur Bewegung des Zapfens 76 aus der zweiten Schaltposition 96 heraus. Mit anderen Worten wird bei der Bewegung des Zapfens 76 in die Schaltpositionen 94, 96 hinein ein Gang des Getriebes eingelegt und bei der Bewegung des Zapfens 76 aus den Schaltpositionen 94, 96 heraus der Gang herausgenommen.

Weiterhin weist die Schaltbahn 80 eine Schaltverlaufslinie 101 auf. Die Schaltverlaufslinie 101 beschreibt - analog zum ersten Ausführungsbeispiel - einen Verlauf des Zapfens 76 beim Schalten bei einem Getriebe, bei dem die Schaltpositionen 94, 96 in der Mitte des jeweiligen Toleranzbandes liegen. Aufgrund der großen Toleranzen bzw. Toleranzbänder müssen jedoch wiederum Maßnahmen getroffen werden, mit denen ein Toleranzausgleich bewirkt werden kann.

Der ersten Schaltposition 94 ist daher zum Toleranzausgleich eine erste Einformung 102 zugeordnet, die in vorteilhafter Weise an der zweiten Flanke 100 ausgebildet ist. Der zweiten Schaltposition 96 ist zum Toleranzausgleich ebenfalls eine zweite Einformung 104 zugeordnet, die in vorteilhafter Weise an der ersten Flanke 98 ausgebildet ist. Beide Einformungen 102, 104 sind dabei so ausgebildet, daß der Abstand a1 der ersten und zweiten Flanke 98, 100 zur Schaltverlaufslinie 101 im Bereich der ersten und zweiten Schaltposition 94, 96 größer ist als im übrigen Verlauf der Schaltverlaufslinie 101, insbesondere den Grundkreisabschnitten 82, 84, wo die Abstände a2 zwischen der Schaltverlaufslinie 101 und den Flanken 98, 100 im wesentlichen konstant sind.

Der Abstand a1 der Einformungen 102, 104 beginnt im vorliegenden Ausführungsbeispiel entlang der Schaltbahn 80 am Anfang der Schaltabschnitte 88, 90 in Richtung der Schaltpositionen 94, 96 hin zuzunehmen. Dieser Beginn kann in Abhängigkeit vom jeweiligen Getriebe unterschiedlich sein. Dies muß vor der Auslegung der Betätigungsvorrichtung 60, insbesondere der Schaltbahn 80 berücksichtigt werden. Es kann also auch vor oder nach dem Anfang der Schaltabschnitte 88, 90 sein. Da beim Herausnehmen eines Gangs geringere Kräfte auftreten als beim Einlegen eines Gangs, ist die Gestaltung der Einformungen 102, 104 relativ frei. Der Abstand a1 der Einformungen 102, 104 der Flanken 94, 96 im Bereich der Schaltpositionen 94, 96 ist dabei jedoch so zu gestalten, daß genügend Platz zum Toleranzausgleich vorhanden ist. Das heißt, der Abstand a1 der Einformungen 102, 104 muß so groß bemessen sein, daß der Zapfen 76 entlang der Schaltbahn 80 vor oder nach den Schaltpositionen 94, 96 Positionen einnehmen kann, in denen er von keiner Flanke 98, 100 berührt wird. An den Schaltpositionen 94, 96 selbst kann der Abstand a1 der Einformungen 102, 104 zur Schaltverlaufslinie 101 sogar gleich dem Abstand a1 sein.

Der Verlauf der ersten Flanke 98 im Bereich der ersten Schaltposition 94 ist in üblicher Weise so bemessen, daß die Kräfte für die Synchronisation bzw. für das Einfädeln einer Schalteinheit auf ein Gangrad aufgebracht werden. Das gleiche trifft auf den Verlauf der zweiten Flanke 100 im Bereich der zweiten Schaltposition 96 zu.

Zur einfacheren Verständlichkeit bezüglich der Auslegung des Abstands der Einformungen 102, 104 ist als Beispiel an der ersten Schaltposition 94 ein Zapfen 76 in drei verschiedenen Positionen dargestellt, womit auch der Ablauf eines Schaltvorgangs beschreiben wird.

Der Zapfen 76 befindet sich zunächst an einer ersten Winkelposition α1, wobei diese und folgende Winkelangaben auf die Mittelachse 92 der Scheibe 62 bezogen sind. Hierbei ist der Zapfen 76 kurz vor dem Erreichen der ersten Schaltposition 94 und weist in radialer Richtung der Scheibe 62 einen ersten Radius r1 zur Drehachse 70 auf. Dies ist ein Radius, an dem beispielsweise durch die Schalteinheit mit der Synchronisation der Drehzahl einer Welle des Getriebes beginnt.

Als nächstes wird aufgrund eines Signals des Steuergeräts die Scheibe 62 durch den Antrieb 34 weitergedreht. An einer zweiten Winkelposition α2, die der Winkelposition αkl entspricht, hat der Zapfen 76 einen zweiten Radius r2 zur Drehachse 70 und somit gleichzeitig die erste Schaltposition 94 erreicht. Die Betätigungsvorrichtung 60 ist so ausgelegt, daß auch bei ungünstigen Toleranzen des Getriebes spätestens jetzt der gewünschte Gang des Kraftfahrzeuges eingelegt ist.

Durch eine weitere Drehbewegung der Scheibe 62 befindet sich der Zapfen 76 nun an einer dritten Winkelposition α3 mit einem dritten Radius r3. Der dritte Radius r3 liegt in diesem Fall zwischen dem ersten und zweiten Radius r1 und r2. Daraus folgt, daß die Schalteinheit die drehfeste Verbindung zwischen einem lose gelagerten Zahnrad und der zugeordneten Welle bereits hergestellt hat, als sich der Zapfen 76 noch zwischen der ersten und zweiten Winkelposition α1 und α2 bzw. dem ersten und zweiten Radius r1 und r2 befand. Das heißt, daß beim Erreichen der ersten Schaltposition 94 eine mechanische Verspannung der Betätigungsvorrichtung 60 und der Schalteinheit vorlag. Durch das Drehen der Scheibe 62 in die dritte Winkelposition α3 konnte der Zapfen 76 mit der Schalteinheit in radialer Richtung der Scheibe 62 von der extremen Position der ersten Schaltposition 94 auf den dritten Radius r3 zurückweichen. Wäre der Gang erst dann eingelegt gewesen, als die erste Schaltposition 94 erreicht wurde bzw. an der zweiten Winkelposition α2, hätte der Zapfen 76 nicht den dritten Radius r3 eingenommen, sondern wäre beim Radius r2 verblieben.

In der dritten Winkelposition α3 und dem zugehörigen Radius r3 befindet sich der Zapfen 76 im Bereich der ersten Einformung 102 der zweiten Flanke 100 und berührt keine der beiden Flanken 98, 100. Dadurch kommt es zu keinen mechanischen Verspannungen. Die Schalteinheit 30 wird nicht gegen ein Zahnrad gedrückt, wodurch kein unnötiger Verschleiß entsteht. Es kommt also darauf an, daß die Einformungen 102, 104 so bemessen sind, daß entlang der Schaltbahn 80 vor und nach den Schaltpositionen 94, 96 so viel Platz für den Zapfen 76 ist, daß er dort nach dem Schaltvorgang zur Ruhe kommt und nicht von den Flanken 98, 100 mit einer Kraft beaufschlagt wird. Konkret muß der Abstand der Einformungen 102, 104 so groß sein, daß in radialer Richtung der Scheibe 62 der Abstand zwischen den Flanken 98, 100 dem entsprechenden Durchmesser des Zapfens 76 in der Schaltbahn 80 und Fertigungstoleranzen sowie einer etwaigen Sicherheit entspricht.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden die Schalteinheit, die Schaltstange 64, die Schaltgabel 66 und der Zapfen 76 beim Schaltvorgang durch die Betätigungsvorrichtung 60 wieder "überdrückt", da nachdem der Gang bereits eingelegt war, immer noch eine Kraft ausgeübt wurde. Damit hierbei keine unnötigen mechanischen Belastungen auftreten, kann zu deren Reduzierung irgendwo zwischen der Schaltgabel 66 und dem Zapfen 76 zum Beispiel ein elastisches Element vorgesehen werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Ausbildung der zweiten Einformung 104 an der ersten Flanke 98 im Bereich der zweiten Schaltposition 96 bezüglich des Abstands zur Schaltverlaufslinie 101 analog zur ersten Einformung 102 im Bereich der ersten Schaltposition 94 ist.

In der Fig. 4a ist ein Ausschnitt einer Betätigungsvorrichtung 110 in Form eines dritten Ausführungsbeispieles der Erfindung gezeigt. Es ist ebenfalls wie beim ersten Ausführungsbeispiel, ein Antrieb, ein mit diesem verbundenes elektronisches Steuergerät und ein Getriebe vorgesehen, die jedoch nicht dargestellt sind. Die Betätigungsvorrichtung 110 weist eine Schaltvorrichtung 112, die aus zwei hintereinander angeordneten Nocken 114, 116 besteht, einen zweiarmigen Hebel 118 und eine Schaltstange 120 auf.

Die Schaltstange 120 ist drehbar gelagert und dient der Betätigung mindestens einer nicht dargestellten Schaltgabel. Die Schaltstange 120 ist drehfest mit dem zweiarmigen Hebel 118 derart verbunden, daß der erste Arm 118a und der zweite Arm 118b des Hebels 118 von der Schaltstange 120 ausgehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die beiden Arme 118a, 118b einen Winkel von ca. 60° zueinander auf. Dieser Winkel kann jedoch in Abhängigkeit von der Größe der Schaltvorrichtung 112 und dem Abstand der Schaltstange 120 zur Schaltvorrichtung 112 variieren. Der erste Arm 118a des Hebels 118 wirkt mit der ersten Nocke 114 und der zweite Arm 118a des Hebels 118 mit der zweiten Nocke 116 zusammen. Hierzu laufen die von der Schaltstange 120 entfernten Enden 122a, 122b der Arme 118a, 118b an den Außenumfängen der Nocken 114, 116. Vorzugsweise sind zur Reduzierung des Verschleißes an den Enden 122a, 122b Rollelemente 124a, 124b vorgesehen. Die Nocken 114, 116 der Schaltvorrichtung 112 wirken als Führungseinrichtungen für die Arme 118a, 118b und insofern auch für den Hebel 118 sowie die Schaltstange 120.

Die Nocken 114, 116 sind vorzugsweise auf einer gemeinsamen Drehachse 126 gelagert und durch den nicht dargestellten Antrieb drehbar. Die Abstände der Nocken 114, 116 zur Drehachse 126 sind so bemessen, daß bei einer Drehbewegung die Schaltstange 120 verschwenkt wird. Hierbei sind die Arme 118a, 118b nahezu über den ganzen Drehbereich von 360° der Schaltvorrichtung 112 mit den Nocken 114, 116 in Kontakt.

Am Außenumfang der ersten Nocke 114 ist eine erste Schaltposition 130a vorgesehen und an der zweiten Nocke 116 eine erste Schaltposition 130b. Die erste Schaltposition 130a der ersten Nocke 114 hat hierbei ihren maximalen Radius zur Drehachse 126 und die erste Schaltposition 130b der zweiten Nocke 116 ihren minimalen Radius. Weiterhin ist am Außenumfang der zweiten Nocke 116 eine zweite Schaltposition 132a vorgesehen und an der ersten Nocke 114 eine zweite Schaltposition 132b. Die zweite Schaltposition 132a der zweiten Nocke 116 hat hierbei ihren maximalen Radius zur Drehachse 126 und die zweite Schaltposition 132b der ersten Nocke 114 ihren minimalen Radius.

Um die erste Schaltposition 130b der zweiten Nocke 116 verläuft eine erste gestrichelte Schaltverlaufslinie 134, die einen größeren Radius zur Drehachse 126 hat als die erste Schaltposition 130b der zweiten Nocke 116. Die erste Schaltverlaufslinie 134 stellt einen theoretischen Verlauf der zweiten Nocke 116 dar, der bei einem Getriebe mit keinen oder vernachlässigbaren Toleranzen möglich wäre. Der Bereich des Außenumfangs der zweiten Nocke 116 um ihre erste Schaltposition 130b herum ist deshalb in bezug auf die erste Schaltverlaufslinie 134 wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen als eine Einformung 136 zum Toleranzausgleich ausgebildet. Die Einformung 136 beginnt ca. 20° vor und nach der ersten Schaltposition 130b. In Richtung auf die erste Schaltposition 134b nimmt der Abstand a1 zur Schaltverlaufslinie 134 zu. Im restlichen Bereich der zweiten Nocke 116 deckt sich die erste Schaltverlaufslinie 134 mit dieser, so daß hier der Abstand Null ist.

Um die zweite Schaltposition 132b der ersten Nocke 114 verläuft eine zweite gestrichelte Schaltverlaufslinie 138, die einen größeren Radius zur Drehachse 126 hat als die zweite Schaltposition 132b der ersten Nocke 114. Die zweite Schaltverlaufslinie 138 stellt auch einen theoretischen Verlauf der ersten Nocke 114 dar, der bei einem Getriebe mit keinen oder vernachlässigbaren Toleranzen möglich wäre. Der Bereich des Außenumfangs der ersten Nocke 114 um ihre zweite Schaltposition 132b herum ist deshalb in bezug auf die zweite Schaltverlaufslinie 138 als eine zweite Einformung 140 zum Toleranzausgleich ausgebildet. Die zweite Einformung 140 ist analog der ersten Einformung 136 ausgebildet. Die zweite Schaltverlaufslinie 138 deckt sich im restlichen Bereich der ersten Nocke 114 ebenfalls mit dieser, so daß hier der Abstand auch Null ist.

Zur Beschreibung eines Schaltvorgangs wird zunächst von der Stellung der Schaltvorrichtung 112 und der Schaltstange 120 gemäß der Fig. 4a ausgegangen. Beide Arme 118a, 118b des Hebels 118 werden von den beiden Nocken 114, 116 berührt und somit stabil geführt. In dieser Stellung wurde bereits mit der Synchronisation einer Welle des Getriebes begonnen.

Durch eine Drehung der Nocken 114, 116 der Schaltvorrichtung 112 im Gegenuhrzeigersinn wird der erste Hebel 118a durch die erste Nocke 114 weiter ausgelenkt, bis gemäß Fig. 4b die erste Schaltposition 130a der ersten Nocke 114 erreicht ist. Nun hat die Schaltstange 120 ihre maximale Auslenkung erreicht und liegt bereits nicht mehr auf der zweiten Nocke 116 auf, da sie sich im Bereich der Einformung 140 befindet.

Als nächstes wird die Schaltvorrichtung 112 so weit gedreht, daß gemäß Fig. 4c die Arme 118a, 118b nicht mehr auf den Nocken 114, 116 aufliegen. Die Betätigungsvorrichtung 110 ist somit frei von mechanischen Spannungen. Falls die Schaltstange 120 in diesem Fall wieder "überdrückt", das heißt zu weit gedreht wurde, so kann sie sich jetzt im Uhrzeigersinn zurückdrehen. Für einen Schaltvorgang in die zweite Schaltposition 132a, 132b gelten analoge Vorgänge.

Aus der Beschreibung des Schaltvorgangs zeigt sich, daß die Einformungen 136, 140 und auch die Verläufe der Außenumfänge der Nocken 114, 116 in den Bereichen der Schaltpositionen 130a, 132a so ausgebildet sein müssen, daß die Arme 118a, 118b nach einem Weiterdrehen der Schaltvorrichtung 112 um einen bestimmten Winkel auf keiner der Nocken 114, 116 aufliegen. Wie weit die Schaltvorrichtung 112 weitergedreht werden muß, ist zum Beispiel abhängig vom Getriebe und ist in dem zugeordneten Steuergerät programmiert.

Die Verläufe der Außenumfänge der Nocken 114, 116 sind im Bereich der Schaltpositionen 130a, 132a ebenfalls so gestaltet, daß ein Einlegen der Gänge sicher gewährleistet ist.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sollten elastische Elemente zur Reduzierung von mechanischen Belastungen vorgesehen werden.

Claims (8)

1. Betätigungsvorrichtung (10, 60, 110) für ein mehrgängiges Schaltgetriebe (12) eines Kraftfahrzeuges, mit mindestens einem Schaltelement (36, 64, 76, 118), mit einer Schaltvorrichtung (32, 62, 112), die wenigstens eine Schaltposition (40, 42, 94, 96, 130a, 130b, 132a, 132b) und eine erste und eine zweite Führungseinrichtung (44, 46, 98, 100, 114, 116) zur Bewegung des Schaltelements (36, 76, 118) aufweist, und mit mindestens einer der wenigstens einen Schaltposition (40, 42, 94, 96, 130a, 130b, 132a, 132b) zugeordneten Einformung (50, 52, 102, 104, 136, 140) zum Toleranzausgleich, die an wenigstens einer der Führungseinrichtungen (44, 46, 98, 100, 114, 116) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Einformung (50, 52, 102, 104, 136, 140) zumindest an der mindestens zweiten Führungseinrichtung (46, 100, 116) ausgebildet ist.

2. Betätigungsvorrichtung (10, 60, 110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung wenigstens eine Schaltverlaufslinie (48, 101, 134, 138) aufweist, die wenigstens einen ersten, im wesentlichen konstanten Abstand (a2) zu der ersten und zweiten Führungseinrichtung (44, 46, 98, 100, 114, 116) hat und daß der Abstand (a1) der mindestens einen Einformung (50, 52, 102, 104, 136, 140) zur wenigstens einen Schaltverlaufslinie (48, 101, 134, 138) größer ist als der wenigstens erste Abstand (a2).

3. Betätigungsvorrichtung (10, 60, 110) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer zweiten Schaltposition (42, 96, 132a, 132b) wenigstens eine Einformung (52, 104, 140) zum Toleranzausgleich zugeordnet ist, die an der ersten Führungseinrichtung (44, 98, 114) ausgebildet ist.

4. Betätigungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (32) eine Schaltwalze ist und daß die Führungseinrichtungen (44, 46) die Flanken einer in der Schaltwalze ausgebildeten, nutförmigen, vorzugsweise in sich geschlossenen Schaltbahn (38) sind.

5. Betätigungsvorrichtung (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (62) eine Scheibe ist und daß die Führungseinrichtungen (98, 100) die Flanken einer in der Scheibe ausgebildeten, nutförmigen, vorzugsweise in sich geschlossenen, Schaltbahn (84) sind.

6. Betätigungsvorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Führungseinrichtung (114) eine erste Nocke für einen ersten Arm (118a) und die zweite Führungseinrichtung (116) eine zweite Nocke für einen zweiten Arm (118b) eines Hebels (118) ist, so daß der Hebel (118) bei einer Drehbewegung der Nocken (114, 116) geschwenkt wird, wobei die Nocken vorzugsweise auf einer gemeinsamen Drehachse (126) angeordnet sind.

7. Betätigungsvorrichtung (10, 60, 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb (34) für die Betätigungsvorrichtung (10, 60, 110) vorgesehen ist.

6. Betätigungsvorrichtung (10, 60, 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuergerät (11) für die Betätigungsvorrichtung (10, 60, 110) vorgesehen ist.