DE19951683A1

DE19951683A1 - Einstangen-Schalteinrichtung für Kraftfahrzeug-Handschaltgetriebe

Info

Publication number: DE19951683A1
Application number: DE19951683A
Authority: DE
Inventors: Jens Patzner; Uwe Beer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-10-27
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2001-05-03
Also published as: JP2003527543A; EP1224413B1; EP1224413A1; DE50001746D1; US6691590B1; WO2001031233A1

Abstract

Die Einstangen-Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug-Handschaltgetriebe, insbesondere für ein Sechs-Gang-Getriebe, weist eine zentrale Schaltwelle, gabelförmige Schaltelemente, die in Schiebemuffen eingreifen und eine Verriegelungseinrichtung auf. Die Verriegelungseinrichtung ist im einem Hebel (3, 11) versehen, dessen Drehpunkt auf der Drehachse der axial verschiebbar gelagerten zentralen Schaltwelle (1) liegt und der über eine Radialmitnahmeanordnung mit ihr verbunden ist. Ferner ist ein Sperrteil (5) vorgesehen, das in Schaltrichtung im Gehäuse fest angeordnet ist sowie ein Koppeltrieb, der die Drehung des Hebels in eine lineare Bewegung des Sperrteils quer zur Schaltrichtung der zentralen Schaltwelle umsetzt. Sperrelemente (15, 15') an den Schaltelementen und am Sperrteil sorgen dafür, dass bei Überdeckung der Sperrelemente in Schaltrichtung eine Schaltung der Schaltelemente verhindert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einstangen- Schalteinrichtung für Kraftfahrzeug-Handschaltgetriebe, insbesondere für ein Sechs-Gang-Getriebe, mit einer zentra len Schaltwelle, mit gabelförmigen Schaltelementen in Form von Schaltschwingen oder Schubgabeln, die in Schiebemuffen eingreifen und mit einer Verriegelungseinrichtung, die beim Schalten eines der Schaltelemente aus der Neutralstellung in eine Schaltstellung die nicht zu schaltenden Schaltele mente in ihrer Neutralstellung verriegelt.

Eine Einstangen-Schalteinrichtung für Kraftfahrzeug- Handschaltgetriebe mit in Schiebemuffen eingreifenden ga belförmigen Schaltschwingen, welche über zumindest eine Schaltwelle um parallele Schwenklager aus ihrer Neutral stellung in Schaltstellungen verschwenkbar sind, wobei ortsfest im Getriebegehäuse angeordnete Verriegelungsmittel derart mit Verriegelungsnuten, die in an den Schaltschwin gen befestigten Verriegelungsschwingen ausgebildet sind, zusammenwirken, dass bei Verschwenkung einer Schaltschwinge in eine Schaltstellung die übrigen Schaltschwingen in ihrer Neutralstellung verriegelt sind, ist aus der DE-A 40 17 957 der Anmelderin bekannt. Hierbei ist zwischen den Schalt schwingen jeweils ein parallel zum Schwenklager im Getrie begehäuse gelagerter zweiarmiger Kipphebel angeordnet, der über endseitige Sperrnocken in die Verriegelungsnuten ein greift.

Die Verriegelung der Schaltschwingen erfolgt hierbei also durch ein Kipphebel- und Koppelgliedersystem, welches erst beim Einschalten eines Ganges in der gewählten Gasse die nicht zu schaltenden Schaltschwingen verriegelt. Das Hebelsystem besteht dabei aus drei Gliedern, sofern drei Schaltschwingen vorgesehen sind. Bei Erhöhung der Anzahl der Gangstufen im Getriebe erhöht sich bei einer reinen Schwingenschaltung je nach Radsatzaufbau auch die Anzahl der Schaltschwingen. Pro zusätzlicher Schaltschwinge würden hierbei bei Beibehaltung des Verriegelungsprinzips zwei zusätzliche Glieder im Hebelsystem benötigt. Dadurch wird das System kompliziert, schlecht montierbar, toleranzanfäl lig, indirekt wirkend und damit unsicher.

Eine Gangschaltung für ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Schaltwelle, durch deren Drehen die Getriebegänge nacheinander vorwählbar und durch deren Längsverschieben schaltbar sind, ist aus der EP B 530466 bekannt. Hierbei ist ein mit der Schaltwelle in ihrer Längsrichtung arre tiertes Sperrelement vorgesehen, mit dem die nicht zu schaltenden Getriebegänge verriegelbar sind, wobei das Sperrelement eine parallel zur Schaltwelle gelagerte Sperr welle ist und wobei zur Übertragung der Drehbewegung ein Mitnehmerstift der Schaltwelle in einer Kulissenführung der Sperrwelle längsgeführt ist. Die Schaltwelle weist Schalt hülsen auf, auf denen Gabelhülsen drehbar gelagert sind, an denen die in Synchronisierkupplungen der Getriebegänge ein greifende Schaltgabeln angeordnet sind, wobei zum Schalten der Getriebegänge radial vorstehende Klauen der Schalthül sen an den Stirnseiten der Gabelhülsen anliegen und die Klauen in Ringaussparungen der nicht zu betätigenden Gabel hülsen eingreifen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ein stangen-Schalteinrichtung für Kraftfahrzeug-Handschalt getriebe, insbesondere für ein Sechs-Gang-Getriebe, zu schaffen, deren Verriegelungseinrichtung derart ausgestal tet ist, dass bereits bei Wählen der Schaltgasse, d. h. bevor in der gewählten Schaltgasse der zu schaltende Gang eingelegt ist, die nicht zu schaltenden Schaltelemente ver riegelt sind, die einfach im Aufbau ist, aus wenigen Teilen besteht und damit gut montierbar ist und die in der Funkti on unabhängig von der Anzahl der Schaltelemente aufgebaut ist und einen geringen Bauraum benötigt, die sicher verrie gelt und trotzdem eine gute Diagonalschaltbarkeit ermög licht, die geringe zu bewegende Massen und geringe Rei bungsverluste aufweist, sodass die Wähl- und Schaltkräfte nur wenig beeinflußt werden und bei der das Einlegen eines weiteren Ganges in jedem Fall verhindert wird, wenn bereits ein Gang eingelegt ist und die preiswert in der Herstellung ist.

Ausgehend von einer Einstangen-Schalteinrichtung der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Auf gabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ange gebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass über eine Radial-Mitnahme die Wähl-Drehbewegung der axial verschieb lich gelagerten zentralen Schaltwelle auf einen Hebel über tragen wird, dessen Drehpunkt auf der Drehachse der zentra len Schaltwelle liegt, dass durch einen Koppeltrieb die Drehbewegung des Hebels in eine lineare Bewegung eines Sperrteiles quer zur Schaltrichtung der zentralen Schalt welle umgesetzt wird, wobei das Sperrteil in Schaltrichtung gehäusefest angeordnet ist, dass die Relativbewegung der zentralen Schaltwelle relativ zum Sperrteil beim Schalten eines Ganges durch den entsprechenden Freiheitsgrad in der Radialmitnahme selbst oder innerhalb des Koppeltriebs er folgt und dass das Sperrteil und die Schaltschwingen bzw. Schubgabeln Sperrelemente aufweisen, die derart angeordnet sind, dass bei Überdeckung der Sperrelemente in der Schaltrichtung eine Bewegung der Schaltschwingen bzw. Schubgabeln zum Schalten der Getriebegänge verhindert wird.

Damit wird insbesondere der Vorteil erzielt, dass auf grund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Verriege lungseinrichtung diese bereits beim Wählen der Gasse akti viert wird, d. h. dass die nicht zu schaltenden Schaltele mente bereits verriegelt werden, bevor in der gewählten Gasse der zu schaltende Gang eingelegt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der vorteilhafte Ausführungsbeispiele dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht die wesentlichen Bauteile einer erfindungsgemäßen Einstangen- Schalteinrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Schalteinrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2,

Fig. 4 eine um 90° verdrehte Draufsicht auf die Schalteinrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie A-A eines weiteren Ausführungsbeispiels,

Fig. 6 diesen Schnitt eines anderen Ausführungsbei spiels,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einstangen-Schalteinrichtung und

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.

Da derartige Schalteinrichtungen dem Fachmann gut be kannt sind, sind in den Figuren nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Bauteile dargestellt, wobei bei den einzelnen Darstellungen gleiche Teile mit gleichen Be zugszeichen versehen sind.

Die Einstangen-Schalteinrichtung für das Handschaltge triebe weist eine zentrale Schaltwelle 1 auf, die drehbar und axial verschiebbar im (nicht dargestellten) Getriebege häuse gelagert ist. Die Verriegelungseinrichtung weist ein Sperrblech 5 auf, zwei Führungsbolzen 6, eine Hebelnabe 3, einen Mitnehmerstift 4 (Fig. 3) und einen Arretierstift 2. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Sperrblech mit vier Aussparungen 8, 8', . . ., mit zwei Führungshülsen und mit einem starren Schubglied 9 versehen, die jeweils senkrecht zum Sperrblech 5 angeordnet sind. Das Sperrblech selbst ist parallel zur zentralen Schaltwelle 1 angeordnet und auf den beiden Führungsbolzen 6, welche fest mit dem Gehäuse verbunden sind, verschiebbar gelagert.

Das starre Schubglied 9 besitzt an seinen einem Ende einen zum Sperrblech 5 parallelen Bolzen 10.

Koaxial und verschiebbar zur zentralen Schaltwelle 1 ist eine Hebelnabe 3 vorgesehen, die zusammen mit einem Verlängerungsteil 11 einen Hebel bildet; am unteren, freien Ende des Verlängerungsteils 11 ist ein Langloch 7 vorgese hen, in welches der Bolzen 10 des Sperrblechs 5 eingreift.

Die Hebelnabe 3 weist an ihrem Innendurchmesser ein oder zwei durchgängige Nuten 12, 12' auf (Fig. 3), in die der quer zur zentralen Schaltwelle 1 angeordnete Mitnehmer stift 4 eingreift. Am Außendurchmesser der Hebelnabe 3 be findet sich eine quer zur zentralen Schaltwelle 1 verlau fende bogenförmige Aussparung 13, in die der gehäusefest angeordnete Arretierstift 2 eingreift.

An den Schaltelementen 14, 14'. . . die als Schalt schwingen bzw. Schubgabeln ausgebildet sind, sind Sperrele mente 15, 15'. . . quer zum Sperrblech 5 angeordnet, welche in Querrichtung versetzt zueinander angeordnete Längsnuten 16, 16'. . . aufweisen.

Beim Wählen einer Gasse, d. h. durch Verdrehen der zentralen Schaltwelle 1 wird also über den Mitnehmerstift 4 die Hebelnabe 3 verdreht. Über das zwischen der Hebelnabe 3 und dem starren Schubglied 9 des Sperrbleches 5 angeordnete Schub-Dreh-Gelenk wird die Drehbewegung in eine Längsbewe gung umgewandelt und das Sperrblech 5 auf seinen Führungs bolzen 6, 6' quer zur zentralen Schaltwelle 1 in Abhängig keit von der Drehstellung der zentralen Schaltwelle bewegt.

Die Ausnehmungen 8, 8' im Sperrblech greifen über die Sperrelemente 15, 15' an den Schaltschwingen 14, 14'; in den Bereichen zwischen den einzelnen Schaltgassen überdec ken sich die Sperrflächen an den Ausnehmungen mit den Sperrflächen der Sperrelemente an allen Schaltschwingen. Ist der Verdrehweg für das Erreichen einer Schaltgasse zu rückgelegt, so fluchtet das Sperrblech mit der entsprechen den Längsnut des Sperrelementes der Schaltschwinge, welche den oder die Gänge in der vorgewählten Schaltgasse schal tet. Damit ist die Schaltschwinge bzw. die Schubgabel in Längsrichtung frei und kann geschaltet werden. Bei allen anderen Schaltschwingen bzw. Schubgabeln überdecken sich die Sperrflächen am Sperrblech mit den Sperrflächen an den Sperrelementen der Schwingen, da die Längsnuten in den Sperrelementen entsprechend dem Wähl-Drehweg versetzt zu einander angeordnet sind. Diese Schaltschwingen bzw. Schub gabeln sind somit arretiert.

Zum Schalten eines Ganges wird die zentrale Schaltwel le 1 relativ zum Gehäuse und damit zum Sperrblech 5 in Längsrichtung verschoben. Der Aufbau der Verriegelung er fordert eine in Längsrichtung feststehende Hebelnabe 3. Zu diesem Zweck ist die Hebelnabe 3 über den gehäusefesten Arretierstift 2 in Längsrichtung festgesetzt. Beim Verdre hen der zentralen Schaltwelle 1 hingegen wird die Hebelna be 3 in ihrer äußeren bogenförmigen Nut 13 am Arretier stift 2 entlanggeführt. Beim Verschieben der zentralen Schaltwelle gleitet der Mitnehmerstift 4 in den Längsnu ten 12, 12' am Innendurchmesser der Hebelnabe 3 entlang.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schub-Dreh-Gelenk zwischen dem Hebel 3, 11 und dem starrem Schubglied 9 des Sperrbleches 5 anstelle des Bol zens 10 mit einer gleit- oder nadelgelagerten Rolle 17 ver sehen. Dadurch können die Reibungsverluste im Schub-Dreh- Gelenk verringert werden.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schubglied nicht starr am Sperrblech 5 befestigt, sondern als Koppelglied 18 zwischen zwei Gelenken ausge führt, wodurch eine Relativbewegung entlang des Langloches am Hebel 3, 11 entfällt und das Schub-Dreh-Gelenk selbst zum Drehgelenk wird. Hierbei wird eine weitere Verringerung der Reibungsverluste erzielt.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Sperrblech als liegendes Blech 5' mit ausgestanzter Sperr- und Freigangkontur 19 ausgestaltet, wobei die Sper relemente auf den Schaltschwingen bzw. Schubgabeln als ver tikale Stifte 20, 20'. . . ausgebildet sind, die in Längs richtung fluchtend oder auch versetzt zueinander angeordnet sein können.

Auch eine Kombination der in Fig. 1 bis 4 dargestell ten Grundvariante mit den in Fig. 5 und 7 dargestellten Varianten ist denkbar.

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs gemäßen Einstangen-Schalteinrichtung, bei dem die Hebelna be 3 auf der zentralen Schaltwelle 1 verstiftet ist. Eine axiale Relativbewegung der zentralen Schaltwelle 1 relativ zum Sperrblech 5 wird durch einen zusätzlichen Freiheits grad im Schub-Dreh-Gelenk ermöglicht. Die Nuten in der He belnabe 3 sowie der Arretierstift 2 gemäß Fig. 1 bis 4 ent fallen hierbei. Der im Schub-Dreh-Gelenk vorgesehene Ge lenkbolzen 21 entspricht dabei etwa dem doppelten Schalt weg.

Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung erlaubt, ohne Funktionsbeeinträchtigung eine größere Anzahl von Schalt schwingen bzw. Schubgabeln sicherer zu verriegeln als dies nach dem Stand der Technik möglich war. Die Anzahl der be nötigten Teile ist gering, der Aufbau der einzelnen Teile einfach und damit die Herstellungskosten günstig. Der benö tigte Bauraum wird durch die parallele eng an die zentrale Schaltwelle angeschmiegte Lage begrenzt.

Die Paarungen der Sperrelemente bieten gute Vorausset zungen für eine leichte Diagonalschaltbarkeit und lassen sich perfekt auf den geforderten Wähl-/Schaltkomfort ab stimmen.

Bezugszeichen

1

zentrale Schaltwelle

2

Arretierstift

3

Hebelnabe

4

Mitnehmerstift

5

Sperrblech

6

Führungsbolzen

7

Langloch

8

Nuten

9

Schubglied

10

Bolzen

11

Verlängerung

12

Nuten

13

Aussparung

14

Schaltelement

15

Sperrelement

16

Längsnut

17

Lager

18

Koppelglied

19

Sperr- und Freigangkontur

20

Stift

21

Gelenkbolzen

Claims

1. Einstangen-Schalteinrichtung für Kraftfahrzeug- Handschaltgetriebe, insbesondere für ein Sechs-Gang- Getriebe, mit einer zentralen Schaltwelle, mit gabelförmi gen Schaltelementen in Form von Schaltschwingen oder Schub gabeln, die in Schiebemuffen eingreifen und mit einer Ver riegelungseinrichtung, die beim Schalten eines der Schalte lemente aus der Neutralstellung in eine Schaltstellung die nicht zu schaltenden Schaltelemente in ihrer Neutralstel lung verriegelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung einen Hebel (3, 11) auf weist, dessen Drehpunkt auf der Drehachse der axial ver schiebbar gelagerten zentralen Schaltwelle (1) liegt und der über eine radiale Mitnahmeanordnung mit ihr verbunden ist, sowie ein Sperrteil (5) aufweist, das in Schaltrich tung gehäusefest angeordnet ist und einen Koppeltrieb auf weist, der die Drehung des Hebels (3, 11) in eine lineare Bewegung des Sperrteils (5) quer zur Schaltrichtung der zentralen Schaltwelle (1) umsetzt und Sperrelemente an den Schaltelementen (14, 14'. . .) und am Sperrteil (5) aufweist, die derart ausgestaltet sind, dass bei Überdeckung dieser Sperrelemente in Schaltrichtung eine Schaltbewegung der Schaltelemente (14, 14'. . .) verhindert wird.

2. Einstangen-Schalteinrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass der Hebel aus einer Hebelnabe (3) und einem Verlängerungsteil (11) be steht und dass die radiale Mitnahmeanordnung einen Stift (4) aufweist.

3. Einstangen-Schalteinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrteil ein Sperrblech (5) ist, welches auf meh reren Führungsbolzen (6) in Querrichtung zur zentralen Schaltwelle (1) verschiebbar gelagert ist und das mit einer Vielzahl von Ausnehmungen (16, 16'. . .) versehen ist.

4. Einstangen-Schalteinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Schaltelementen (14, 14'. . .) angeordneten Sperrelemente (15, 15'. . .) mit Längsnuten (8, 8'. . .) verse hen sind, die mit den Ausnehmungen (16, 16') am Sperr blech (5) zusammenwirken.

5. Einstangen-Schalteinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppeltrieb zwischen Sperrblech (5) und zentraler Schaltwelle (1) ein starres Schubglied (9) ist, das an sei nem dem Sperrblech abgewandten Enden einen zum Sperr blech (5) parallel verlaufenden Bolzen (10) aufweist.

6. Einstangen-Schalteinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (11) der Hebelnabe (3) an ihrem unte ren Ende ein Langloch (7) aufweist, in welches der Bol zen (10) des starren Schubgliedes des Sperrblechs (5) ein greift.

7. Einstangen-Schalteinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelnabe (3) am Innendurchmesser mindestens eine durchgängige Nut (12, 12') aufweist, in die ein quer zur zentralen Schaltwelle (1) angeordneter Mitnehmerstift (4) eingreift.

8. Einstangen-Schalteinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppeltrieb zwischen Sperrblech (5) und zentraler Schaltwelle (1) ein Schub-Dreh-Gelenk mit einer gleit- oder nadelgelagerten Rolle (17) aufweist.

9. Einstangen-Schalteinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppeltrieb zwischen Sperrblech (5) und zentraler Schaltwelle (1) als Drehgelenk (18) ausgeführt ist, das über zwei Gelenke mit dem Sperrblech bzw. der zentralen Schaltwelle verbunden ist.

10. Einstangen-Schalteinrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass das Sperrblech (5') in im wesentlichen waag rechter Richtung angeordnet ist und mit einer ausgestanzten Sperr- und Freigangkontur (19) versehen ist, in die die auf den Schaltelementen (14, 14'. . .) befestigten Sperrelemen te (20, 20'. . .) in Form von vertikalen Stiften in Längs richtung fluchtend bzw. versetzt zueinander eingreifen.

11. Einstangen-Schalteinrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Hebelnabe (3) auf der zentralen Schalt welle (1) verstiftet ist und dass die axiale Relativbewe gung der zentralen Schaltwelle (1) zum Sperrblech (5) durch einen zusätzlichen Freiheitsgrad in dem als Schub-Dreh- Gelenk ausgestalteten Koppeltrieb ermöglicht wird mittels eines im Schub-Dreh-Gelenk vorgesehenen Gelenkbolzens (21), dessen Länge im wesentlichen dem doppelten Schaltweg ent spricht.