DE3102057C2

DE3102057C2 - Kupplungsbetätigte Sperrvorrichtung für die Getriebegänge in einem Schaltgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3102057C2
Application number: DE3102057A
Authority: DE
Inventors: Rolf Ing.(Grad.) 6095 Ginsheim-Gustavsburg Renk
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1981-01-23
Filing date: 1981-01-23
Publication date: 1984-12-20
Also published as: DE3102057A1

Abstract

Bei einem Antrieb für Kraftfahrzeuge mit einem Motor, einem Schaltgetriebe und einer zwischengeschalteten, ausrückbaren Kupplung wird zur Vermeidung des Herausspringens eines Ganges eine Sperrvorrichtung für die Getriebegänge derart vorgesehen, daß bei eingerückter Kupplung der jeweils eingelegte Gang über ein arretiertes Getriebe- oder Gestängeteil in seiner Stellung festgehalten ist, und daß die Sperrvorrichtung durch Betätigung der Kupplung (Ausrücken der Kupplung) lösbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine kupplungsbetätigte Sperrvorrichtung für die Getriebegänge in einem Γν- Schaltgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, derart,

ψ_} daß bei eingerückter Kupplung der jeweils eingelegte

'% Gang in seiner Stellung arretiert und die Sperrvorrich-

':>'-. tung durch Ausrücken der Kupplung lösbar ist, mit Ge-

Ki triebe-Schaltstangen, auf denen Schaltgabeln zur Betä-

';; tigung von Schiebemuffen befestigt sind, wobei die

Schaltstangen Nuten aufweisen, die mit federbelasteten , Stiften als Rastvorrichtung für die jeweilige Schaltstellung kooperieren, und wobei die federbelasteten Stifte an ihren rückwärtigen freien Enden verlängert ausgebildet sind und an diesem Ende mit einer fedcrbciasteten Sperrvorrichtung derart zusammenwirken, daß die Schältstangen durch die kupplungsbetätigte Sperrvorrichtung in ihrer jeweiligen Stellung (»neutral« oder »Gang eingeschaltet«) gehalten sind.

Bei Fahrzeugantrieben, insbesondere solchen mit qucrliegendem Motor-Getriebc-Block, tritt zuweilen das Problem des sog. »Gangspringens« auf. Als Ursache hierfür wurden die durch Fahrbiihnanrcgung .ind aufgebrachtes Motordrehmomenl erzeugten Drehbewegungen des Motor-Getriebe-Blocks um seine Längsachse erkannt Durch diese Drehbewegungen des Antriebsblockes wird das Schaltgestänge nämlich ebenfalls in Schwingungen versetzt, und zwar derart, daß Antriebsblock und Schaltgestänge gegeneinander schwingen.

Bei entsprechend großen Schwingungsamplituden kann

es zum selbsttätigen Ausschalten (»Gangspringen«) des gerade eingelegten Ganges kommen, was z. B. bei

Uberholvorgängen gefährliche Folgen haben kan«. Eine Sperrvorrichtung der eingangs bezeichneten Art

to zur Vermeidung des Gangspringens ist durch die Zeitschrift »Revue Technique Automobile« Nr. 160, Seite 22, 23, 28, bekanntgeworden. Hierbei weisen die Schaltstangen des Getriebes Nuten auf, die mit federbefesteten Stiften als Rastvorrichtung kooperieren. Die rückwärtigen Enden der Stifte sind verlängert ausgebildet und wirken dort mit einem kupplungsbetätigten, federbeaufschlagten Sperrbolzen zusammen. Es handelt sich also um eine rein mechanische Sperrvorrichtung. Der Nachteil besteht darin, daß die Betätigungskraft für die Sperre manuell vom Fahrer bei der Betätigung des Kupplungspedals aufgebracht werden muß. Dieser Nachteil wirkt sich besonders schwerwiegend aus, wenn für mehrere oder alle Schaltstangen des Getriebes jeweils eine Sperrvorrichtung vorgesehen ist Beim Nie- derdrücken des Kupplungspedals müssen dann alle mechanischen Sperren gleichzeitig betätigt werden, wodurch der Fahrer eine nicht unerhebliche zusätzliche Kraft auf das Kupplungspedal aufbringen muß. Da die federbelasteten Stifte, welche normalerweise die Rast vorrichtung für die jeweilige Schaltstellung der zuge ordneten Schaltstange bilden, im allgemeinen in verschiedenen Richtungen bzw. Ebenen angeordnet sind, dürfte die Kraftübertragung vom Kupplungspedal auf die Sperrvorrichtungen zur gleichzeitigen Betätigung derselben nicht ohne einen gewissen technischen Aufwand möglich sein. Auch ergibt sich durch die rein mechanische Kraftübertragung vom Kupplungspedal auf die Sperrvorrichtungen eine .eewisi^- Anfälligkeit für Störungen.

Ausgehend von dem im vorstehenden geschilderten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, das Problem des »Gangspringens« mit einfachen technischen Mitteln sicher zu lösen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die federbelasteten Stifte jeweils mit dem freien Ende eines am anderen Ende federbeaufschlagten Magnetkerns eines Elektromagneten derart zusammenwirken, daß der Magnetkern durch eine ihn beaufschlagende Druckfeder bei unterbrochenem Stromkreis, d. h. bei eingerückter Kupplung, den federbelasteten Stift in Eingriff hält, und daß der Schalter durch Betätigung des Kupplungspedals (Ausrücken der Kupplung) geschlossen und daraufhin durch die Wicklung des Elektromagneten auf den Magnetkern eine magnetische Rückzugskraft entgegen der ihn beauf- schlagenden Federkraft ausgeübt wird.

Durch die US-PS 26 41 637 ist es bekannt, in Schaltgetrieben Schaltvorgänge nach Aufheben einer Schaltsperre elektromagnetisch vorzunehmen. Abweichend vom Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist es

M) jedoch Anliegen der US-PS, den normalerweise benutzten mechanisch betätigten Gangschalthebel zwischen den beiden Vordersitzen in Wegfall zu bringen und durch einen Schalter am Armaturenbrett zu ersetzen. Bei Betätigung des Schalters werden die Schaltstangen

b^r> über einen F.lcktromagnetcn entriegelt und dann die Gilngc des Schaltgetriebes elektromagnetisch betätigt. Eine mit der Kupplung zusammenwirkende elektromagnetische Sperrvorrichtung, wie sie Gegenstand der

vorliegenden Anmeldung ist, sieht die US-PS 26 41 637 indessen nicht vor.

Die Erfindung geht dagegen von dem auch der bekannten Sperrvorrichtung nach »Revue Technique Automobile Nr. 160« zugrundeliegenden Gedanken aus, daß bei verbrennungsmotorbetriebenen Fahrzeugen ein Schalten der Getriebegänge nur nach vorherigem Auskuppeln des Getriebes möglich ist. Bei eingerückter Kupplung wird aiso ein Schalten des Getriebes niemals erfolgen. Infolgedessen ist es möglich, den jeweils eingelegten Getriebegang bei eingerückter Kupplung fest zu arretieren. Es muß lediglich dafür gesorgt werden, daß diese Arretierung dann gelöst wird, wenn das Getriebe geschaltet werden soll. Da hierfür aber ein vorheriges Ausrücken der Kupplung erforderlich ist, ergibt sich die erfindungsgemäß angewendete Möglichkeit, das Lösen der Gangarretierung mit dem Ausrückvorgang der Kupplung zu koppeln.

Durch die erfindungsgemäß vorgenommene elektromagnetische Betätigung der federbelasteten Stifte wird aber eine wesentliche technische Verbesserung der bekannten Sperrvorrichtung nach »Revue Technique Automobile Nr. 160« dahingehend erreicht, daß das Problem der Kraftübertragung vom Kupplungspedal auf die Sperrvorrichtung elegant gelöst ist, ohne daß ein komplizierter Hebelmechanismus und/oder zusätzlicher Aufwand von Muskelkraft bei der Kupplungsbetätigung erforderlich wird.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung können aus den Unteransprüchen sowie — anhand eines Ausführungsbeispiels — aus der Zeichnung und der nachstehenden Beschreibung entnommen werden. Die Zeichnung zeigt in Querschniltsdarstellung (teilweise) ein Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe mit elektromagnetisch betätigter Sperrvorrichtung für die einzelnen Gangstellungen.

Es bezeichnet 39 einen deckelartigen Teil eines (in seiner Gesamtheit nicht gezeigten) Getriebegehäuses, der an seinem Umfang einen Flansch 40 mit mehreren Durchgangsbohrungen 41 für Befestigungsschrauben aufweist. Der deckelartigc Gehäuseteil 39 ist an dem (nicht gezeigten) Getriebeblock angeflanscht. Er dient ferner dazu, jeweils eines der beiden Lager der Getriebc-Hauptwelle und der Getriebe-Vorgclegewelle zu bilden. Getriebe-Hauptwcllc und Getriebe-Vorgelegewelle sind im Querschnitt dargestellt und mit 42 bzw. 43 bezeichnet. Das als Kugellager ausgebildete Hauptwellenlager ist mit 44 beziffert. Auch das Lager für die Vorgelegewelle 43 ist als Kugellager ausgebildet und trägt das Bezugszeichen 45. Auf der Geiriebe-Haupiwelle 42 sind in bekannter und daher nicht näher gezeigter Weise die für die einzelnen Gänge vorgesehenen Zahnradpaare sowie die zugehörigen Schaltmuffen angeordnet. Die SchaltTiuffen werden — wie bekannt und daher im einzelnen nicht gezeigt — durch Schaltgabeln betätigt, die auf Schaltstangen 24—26 angeordnet sind. 3eim Ein- bzw. Ausschalten der Gänge erfolgt hierbei eine Verschiebebewegung der jeweiligen Schaltstange 24 bzw. 25 bzw. 26 in einer senkrecht zur Zeichenebene stehenden Richtung. Die .Schaltstangen 24,25,26 sind zu diesem Zweck in Lagerbohrungen 46 bzw. 47 bzw. 48 des Gehäuscteils 39 gelagert.

Wie die Zeichnung weiterhin zeigt, sind in Bohrungen 49 bzw. 50 bzw. 51 des Gehäuseteils 39 Stifte 52, 53, 54 axial verschiebbar gelagert, die abgesetzt ausgebildet und jeweils von einer Druckfeder 55, 56,57 fedcrbcaufschlagt sind. Die Druckfedern 55—57 stützen sich mit ihrem hinteren Ende — wie am Beispiel der Druckfeder 57 gezeigt — jeweils am Boden eines Hülsenteils 58 bzw. 59 bzw 60 ab, welches in entsprechende Bohrungen 61 bzw. 62 bzw. 63 des Gehäuseteils 39 eingepreßt isL Die in Richtung auf die Schaltstangen 24 bis 26 federbelasteten Stifte 52 bis 54 bilden jeweils eine Rastvorrichtung für die Schaltstangen 24 bis 26. Sie kooperieren hierbei mit als Gegenrastvorrichtung dienenden Vertiefungen 64 bzw. 65 bzw. 66 in den Schaltstangen 24 bis 26. Die Vertiefungen 64 bis 66 markieren bestimmte Schalt-Stellungen (»Leerlauf« bzw. »Gang eingeschaltet«) der jeweiligen Schaltstange. Es sind daher auf jeder Schaltstange 24 bis 26, außer den in der Zeichnung gezeigten Vertiefungen 64 bis 66, noch weitere Vertiefungen in Längsrichtung der Schaltstangen 24 bis 26 hintereinander angeordnet. Auch diese Maßnahme, die jeweilige Schaltstellung des Getriebes durch Rastvorrichtungen zu markieren und zu fixieren, ist bekannt und braucht daher im einzelnen nicht weiter erläutert zu werden.

Bei bisher bekannten Schaltgetrieben der beschriebenen Art können die durch die federbek.i.teten Stifte auf die Schaitstangen ausgeübten Kastkräite durch einen etwas erhöhten Kraftaufwand vom Fahrer beim Schalten der Gänge überwunden werden. Oft werden aber die Arretierkräfte der Rastvorrichtungen auch in unerwünschte»" Weise überwunden, nämlich durch Schwingungen des Schaltgestänges, hervorgerufen durch entsprechende Bewegungen des gesamten Antriebsblokkes. Bei dem hier in Rede stehenden Getriebe sind nun Maßnahmen vorgesehen, die bei eingerückter Kupp-

lung ein Überwinden der Rastvorrichtung (z. B. 52, 55, 64), sei es durch Handkraft, sei es durch Eigenbewegungen des Aniriebsblockes 23, unmöglich machen. Diese Sperrmaßnahmen seien im folgenden am Beispiel der Rastvorrichtung 52,55,64 erläutert.

J5 Die Zeichnung macht deutlich, daß der federbelastete Stift 52 gegenüber der normalen Ausführung derartiger Stifte (vgl. hierzu beispielsweise den federbelasteten Stift 54) verlängert ausgebildet ist. Ferner weist der Soden des Hülsenteils 58 eine Durchgangsbohrung 67 auf, durch die das mit 68 bezifferte Ende des verlängerten Stiftes 52 nach außen ragt.

Die aus der Zeichnung ferner ersichtliche elektromagnetisch wirkende Sperrvorrichtung ist nun dorch folgende Einzelheiten gekennzeichnet. In e^;nem elektrisehen Stromkreis 81 ist eine Magnetspule 82 mit einem axial verschiebbaren Magnetkern 83 angeordnet. In dem Stromkreis 81 ist ein Schalter 84 angeordnet, der bei Betätigung des (nicht gezeigten) Kupplungspedals geschlossen wird. In der in der Zeichnung gezeigten Stellung ist die Kupplung eingerückt und somit der Schaller 84 geöffnet. Innerhalb der Magnetspule 82 ist eine Druckfeder 85 angeordnet, die unter Vorspannung steht und den Magnetkern 83 in Pfeilrichtung 86 mit seinem stirnseiligen Ende gegen das stirnse'tige Ende des fedcrbelasteten Stiftes 52 drückt. Es handelt sich also um eine kraftschlUssige Sperre des federbelasteten Stiftes 52, deren Sperrwirkung von der Federkonstanlen der Druckfeder 8^e abhängt.

Wird nun die Kupplung des Fahrzeuges betätigt, d. h.

ausgerückt, so sehließt sieh der Sehalter 84, und die Magnetspule 82 steht unter Spannung. Aufgrund des sich aufbauenden Magnetfeldes wird der Magnetkern 83 unter Überwindung des Widerstandes der Druckfeder 85 in das Innere d<.,^r Magnetspule 82 hineingezogen

b5 und gibl somit die Sperre des federbelasteten Stiftes 52 frei. Der gewünschte Getriebegang kann daraufhin eingcschaltel bzw. herausgenommen werden.

In der Zeichnung ist nur eine Sperrvorrichtung für die

Schaltstangs 24 gezeigt und im vorstehenden beschrieben. Bei der Schaltstangc 24 handelt es sich um die Schaltstange für die Vorwärtsgänge .3 und 4. Im allgemeinen wird eine Sperrvorrichtung auch nur für diese Schaltstange erforderlich sein, weil ein Herausspringen ι der Gänge in den niederen Gängen bzw. im Rückwärtsgang sehr selten sein dürfte. Grundsätzlich ist jedoch die Erfindung auch bei den beiden übrigen Schaltsiangen 25 und 26 (die für die Vorwärtsgänge 1 und 2 bzw. für den Rückwärtsgang vorgesehen sind) in gleicher Weise an- in wendbar. Es bedarf hierzu lediglich einer verlängerten Ausbildung der federbelasteten Stifte 53 bzw. 54 und der jeweiligen Zuordnung einer elektromechanischen Sperre, z. B. entsprechend der Ausführungsform nach der Zeichnung.

Wenn es sich bei dem Schaltgetriebe um ein solches mit fünf Vorwärtsgängen handelt, so ist die erfindungsgemäße Sperrvorrichtung zweckmäßigerweise nicht nur an der Schaltstange (z. B. 24) für die Gänge 3 und 4, sondern auch an einer dann zusätzlichen Schaltstangc für den Gang 5 vorzusehen.

Hinsichtlich der gezeigten elektromechanischen Sperrenbetätigung dürfte es am zweckmäßigsten sein, für jede einzelne Sperrvorrichtung einen separaten Elektromagneten (z. B. 82) nebst zugeordnetem Schaltcr vorzusehen und die Elektromagneten in einem Stromkreis parallel zueinander zu schalten. Die zugeordneten Schalter sollten hierbei mechanisch miteinander gekoppelt sein, wodurch die gemeinsame und gleichzeitige Betätigung durch die Fahrzeugkupplung jo erleichtert wird.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht einmal darin, daß ein Herausspringen der Gänge aus der eingeschalteten Stellung bzw. aus der Leerlaufstellung mit Sicherheit vermieden wird ohne daß es hierzu weiterer Maßnahmen, z. B. einer Drehmomentsiützc, bedürfte. Die Erfindung ermöglicht weiterhin eine weiche Motoraufhängung und erzielt damit die wesentlichen Vorteile einer geringen Geräusch- und Vibraiionsübcrtragung auf die Fahrzeugkarosseric.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kupplungsbetätigte Sperrvorrichtung für die Getriebegänge in einem Schaltgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, derart, daß bei eingerückter Kupplung der jeweils eingelegte Gang in seiner Stellung arretiert und die Sperrvorrichtung durch Ausrücken der Kupplung lösbar ist, mit Getriebe-Schaltstangen, auf denen Schaltgabeln zur Betätigung von Schisbemuffen befestigt sind, wobei die Schaltstangen Nuten aufweisen, die mit federbelasteten Stiften als Rastvorrichtung für die jeweilige Schaltstellung kooperieren, und wobei die federbelasteten Stifte an ihren rückwärtigen freien Enden verlängert ausgebildet sind und an diesem Ende mit einer federbelasteten Sperrvorrichtung derart zusammenwirken, daß die Schaltstangen durch die kupplungsbetätigte Sperrvorrichtung in ihrer jeweiligen Stellung (»neutral« oder ><Jing eingeschaltet«) gehalten sind, d a -durch gekennzeichnet, daß die federbelasteten Stifte (52) jeweils mit dem freien Ende eines am anderen Ende federbeaufschlagten (Feder 85) Magnetkerns (83) eines Elektromagneten (82) derart zusammenwirken, daß der Magnetkern (83) durch eine ihn beaufschlagende Druckfeder (85) bei unterbrochenem Stromkreis (81), d.h. bei eingerückter Kupplung, den federbelasteten Stift (52) in Eingriff hält, und daß der Schalter (84) durch Betätigung des Kupplungspedals (Ausrücken der Kupplung) geschlossen uno daraufhin durch die Wicklung des Elektromagneten (82) a if den ·■ /agnetkern (83) eine magnetische Rückzugskrcft entgegen der ihn beaufschlagenden Federkraft (Feder8; ,ausgeübt wird.

2. Kupplungsbetätigte Sperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der federbeaufschlagte Kern (83) des Elektromagneten (82) koaxial zu dem jeweils zugeordneten federbelasteten Stift (z. B. 52) angeordnet ist und stirnseitig mit dem rückwärtigen Ende (68) des federbelastcten Stifts in Berührung steht.