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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Getriebe,
und genauer betrifft sie Verbesserungen einer Steuervorrichtung
für ein
Gangschaltgetriebe, in dem ein vorgegebener Gangwechsel durch Antreiben
eines Betätigungsmechanismus
mit einem Aktor vorgenommen wird, und zwar aufgrund der Betätigung eines
Schalthebels usw., wie aus der US-A-4,766,774 bekannt, bei der es
sich um den nächstliegenden
Stand der Technik handelt.
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Einschlägiger Stand
der Technik
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Ein Schaltmechanismus (im folgenden
als "Getriebe" bezeichnet) verändert die Übersetzung von
Motordrehzahl zu Raddrehzahl, um die Motorleistung so auf die Räder zu übertragen,
wie es dem Fahrzustand des Fahrzeugs entspricht. Ein Gangschaltgetriebe,
das den Gangwechsel aufgrund einer manuellen Betätigung durch den Fahrer durchführt, ist
ein Beispiel für
solch ein Getriebe. Ein Gangschaltgetriebe weist im allgemeinen
einen Schaltabschnitt auf, der aus einer Mehrzahl von Wechselradpaaren
eines auswählt,
einen Betätigungsmechanismus
zum Betätigen
des Schaltabschnitts und eine Steuervorrichtung für die Steuerung
des Betätigungsmechanismus,
obwohl es je nach Typ kleinere Unterschiede geben kann.
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Beispielsweise weist ein Schaltabschnitt
mit fünf
Vorwärtsschaltstufen
und einer Rückwärtsschaltstufe
die Gänge
eins bis fünf
und einen Rückwärtsgang
auf. Ein Betätigungsmechanismus
vom Synchrontyp weist Muffen eins bis drei und Synchronringpaare
eins bis drei (im folgenden als "Ringe" bezeichnet) auf.
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Wie in 8 bis 10 dargestellt, weist die Steuervorrichtung
erste, zweite und dritte Gabelwellen 71, 72 und 73 auf,
die jeweils auf einem Getriebegehäuse 80 getragen sind,
ein Wählelement 78,
das mit einer der drei Gabelwellen in Eingriff gebracht wird, einen
Verschiebeaktor 81, um die Gabelwellen 71 bis 73 anzutreiben,
einen Wählaktor 76,
um das Wählelement 78 anzutreiben,
und ein Schalthebel 75, der von einem Fahrer bedient wird
(in einem anderen Typ wird ein Wählschalter
(beispielsweise ein Knopf) betätigt).
Jede der Gabelwellen 71, 72 und 73 weist
an ihrem vorderen Ende unten eine Gabel auf (nur 72a ist
dargestellt), die mit dem Gabeleingriffsabschnitt der Muffe in Eingriff
kommt, und weist an ihrem vorderen Ende oben einen Kopfabschnitt 71b, 72b oder 73b auf,
der mit dem Hebelabschnitt 78b des Wählelements 78 in Eingriff
gebracht wird. Im hinteren Teil der ersten, zweiten und dritten
Gabelwellen 71, 72 und 73 sind erste,
zweite und dritte Sperrmechanismen 86, 87 und 88 bereitgestellt,
die später
erläutert
werden.
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Die Gabelwellen 71 bis 73 und
das Wählelement 78 werden
herkömmlich
direkt vom Schalthebel 75 angetrieben. Seit kurzem wird
jedoch eine hydraulische Antriebsvorrichtung oder ein Elektromotor,
der von einer ECU usw. gesteuert wird, zwischen die Gabelwellen 71 bis 73 und
das Wählelement 78 und
den Schalthebel 75 geschaltet. In diesem Fall dient der Schalthebel 75 als
Schaltbefehlsgeber, der die Absicht des Fahrers, den Gang zu wechseln,
an die ECU weitergibt. So kann er aus einem Schaltelement, beispielsweise
einem Knopf, anstelle des in 8 dargestellten
Schalthebels 75 bestehen.
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Beispielsweise wird ein mit Hydrauliköl betriebener
Aktor als hydraulische Antriebsvorrichtung verwendet. Wie in den 9 und 10 dargestellt, weist eine Wählstange 78,
die aus dem Zylinder 77 eines Wählaktors 76 herausragt,
an ihrem hinteren Ende einen Kolbenabschnitt 78a auf und
wird durch Drucköl,
das zu beiden Seiten des Kolbenabschnitts 78a in den Zylinder 77 geliefert
wird, vor und zurück gefahren.
Die Wählstange 78 weist
an ihrem vorderen Ende einen Hebelabschnitt 78b auf, der
mit dem Kopfabschnitt 71b, 72 oder 73b in
Eingriff gebracht wird. Eine Verschiebestange 83 erstreckt
sich senkrecht zur Wählstange 78 aus
dem Zylinder 82 eines Verschiebeaktors 81, der
senkrecht zum Wählaktor 76 angeordnet
ist. Sie weist am hinteren Ende einen Kolbenabschnitt 83a auf,
sowie am vorderen Ende einen Eingriffsabschnitt 83b, der
am vorderen Ende mit der Wählstange 78 in
Eingriff gebracht wird.
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Wenn die Wählstange 78 aufgrund
eines ECU-Befehls durch den Wählaktor 76 vor
und zurück gefahren
wird, greift der Hebelabschnitt 78b des Wählelements 78 in
einen der Köpfe 71b, 72b und 73b der
Gabelwellen 71, 72 oder 73 ein. Dann
werden der Wählaktor 76 und
eine der Gabelwellen 71 bis 73, die mit dem Wählelement 78 in
Eingriff steht, aufgrund des Betätigens
des Schalthebels 75 vom Verschiebeaktor 81 gemeinsam
verschoben. So wird eine der Muffen eins, zwei oder drei axial verschoben,
um in einen der Gänge
zu wechseln.
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Erste, zweite und dritte Sperrmechanismen 86, 87 und 88 sind
für die
ersten, zweiten und dritten Gabelwellen 71, 72 bzw. 73 bereitgestellt.
Diese Sperrmechanismen 86 bis 88 legen die Gabelwellen 71 bis 73 und
die Muffen in Schaltstellungen fest, die dem Verschieben des Schalthebels
entsprechen, und legen sie entsprechend der Betätigung des Schalthebels 75 in
ihrer Neutralstellung fest. Wie in 9 und 10 dargestellt, bestehen
die Sperrmechanismen 86 bis 88 aus drei Sätzen von
halbkugelförmigen
Löchern 86a1, 86a2 und 86a3, 87a1, 87a2 und 87a3 und 88a1, 88a2 und 88a3,
die am hinteren Ende der Gabelwellen 71, 72 und 73 ausgebildet sind,
drei Kugeln 861, 87b und 88b, die jeweils
in die Kugellöcher
jeder Gabelwelle gedrückt
werden, und drei Federn 86c, 87c und 88c,
deren Vorspannung die Kugeln in das jeweilige Kugelloch drängt.
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Der Betätigungsmechanismus (Muffen,
Ringe) wird durch Bewegen des Kolbenabschnitts 83a zu den
Hubenden des Verschiebeaktors 81 durch die Gabelwellen 71 bis 73 in
einer linken oder einer rechten Stellung gehalten. Wenn die Muffe
usw. in eine linke oder eine rechte Stellung bewegt wurden, wird nämlich beispielsweise
die Kugel 87b in das Kugelloch 87a3 oder 87a1 gedrückt, wodurch
die Gabelwelle 72 oder die Muffe in Eingriffsstellung gehalten wird.
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Dagegen ist das Halten einer Muffe
usw., die aus einem Wechselzahnrad in die Neutralstellung herausgezogen
wurden, nicht leicht. Um die Muffe usw. in der Neutralstellung zu
halten, müssen
sie in einer vorgegebenen Axialstellung oder in Bereichen zu beiden
Seiten davon, die äußerst wenig
davon abweichen, angeordnet werden. Die Muffe usw., werden durch
die Gabelwellen 71 bis 73 in Neutralstellung gehalten,
und zwar dadurch, daß der
Kolbenabschnitt 83a im Zylinder 82 in axialer
Neutralstellung gehalten wird. Der Kolbenabschnitt 83a kann
jedoch selbst dann kaum in der Neutralstellung gehalten werden,
wenn man die Zu- bzw. Abführung
des Drucköls
reguliert. So kann es zu einer feinen Abweichung der Festlegestellung
der Muffe usw. des Zylinders 82 kommen.
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Nehmen wir beispielsweise an, daß die Stellung
des Kolbenabschnitts 83a im Zylinder 82 beim Wegziehen
der zweiten Muffe leicht nach links von der Neutralstellung abweicht.
In diesem Fall weicht die Position des mittleren Kugellochs 87a2 des
zweiten Sperrmechanismus 87 leicht von ihrer Position gegenüber der
Kugel 87b nach links ab. Infolgedessen liegt die Kugel 87b,
die aus dem Kugelloch 87a3 oder 87a1 herausgezogen
wurde, am rechten Rand des Kugellochs 87a2 an, wodurch
eine nach rechts gerichtete Vorspannkraft F1 auf die Gabelwelle 72 ausgeübt wird.
Der Gleitwiderstand F2, der vom Zylinder 82 auf den Kolbenabschnitt 83a ausgeübt wird, ist
jedoch größer als
sie Vorspannkraft F1. Aus diesem Grund kann die Gabelwelle 72 nicht
nach rechts bewegt werden und wird in einer Stellung festgelegt, die
von der Neutralstellung etwas nach links abweicht. So wirkt der
Sperrmechanismus 87 nicht, um die Gabelwelle 72 und
die Muffe in der Neutralstellung zu halten. Falls in diesem Zustand
eine Vibration auf das Getriebe wirkt, werden die Muffe usw. an
die Wechselräder
gedrückt,
so daß sie
beschädigt
und verdorben werden können.
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Wenn das mittlere Kugelloch 87a2 des
zweiten Sperrmechanismus 87 aus seiner Position gegenüber der
Kugel 87b leicht nach rechts verschoben wird, werden die
oben genannten Elemente in umgekehrter Richtung wie oben bewegt.
Die oben genannten Zustände
sind für
die erste und die dritte Gabelwelle 71 und 73 gleich.
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Weiter können bei der Herstellung bzw.
dem Zusammenbau des Eingriffsabschnitts 83b der Verschiebestange 83,
der mit der Wählstange 78 in
Eingriff kommt, des Eingriffsabschnitts zwischen den Kopfabschnitten 72b usw.
und dem Hebelabschnitt 78b des Wählelements 78 und
beim Abstand zwischen den Kopfabschnitten 72b usw. und
den Sperrmechanismen 87 Fehler gemacht worden sein. In diesem
Fall weicht auch dann, wenn der Kolbenabschnitt 83a beim
Wegziehen der Muffe im Zylinder 82 in der Mittelstellung
festgelegt wird, die Position des mittleren Kugellochs 87a2 von
seiner Position gegenüber
der Kugel 87b nach links oder rechts ab. Infolgedessen
kommt es zu ähnlichen
Problemen wie den oben beschriebenen.
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Die obigen Nachteile des Standes
der Technik können
möglicherweise
durch feines Steuern der Druckölzufuhr
zum Zylinder 82 und/oder durch Erhöhen der Genauigkeit bei der
Herstellung und dem Zusammenbau des Eingriffsabschnitts 83b,
des Eingriffsabschnitts zwischen den Kopfabschnitten 72b usw.
und dem Hebelabschnitt 78b, und bei der Einrichtung des
Abstands zwischen den Kopfabschnitten 72b und dem Sperrmechanismen 87 überwunden
werden. Eine Feinsteuerung des Drucköls durch den Verschiebeaktor 81 und/oder
eine Herstellung und ein Zusammenbau von hoher Genauigkeit erhöhen jedoch
die Herstellungskosten für
die Steuervorrichtung.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der
obigen Umstände
durchgeführt
und soll eine Steuervorrichtung für ein Getriebe bereitstellen,
in dem die Sperrfunktion des Sperrmechanismus nicht durch einen
Teil der Steuervorrichtung (beispielsweise einen Verschiebeaktor)
behindert wird, wenn eine Gabelwelle, d.h. ein Betätigungsmechanismus,
in Neutralstellung gehalten wird. Hier wird die Bewegung des Betätigungsmechanismus
im Getriebe durch die Schaltgabel der Steuervorrichtung gesteuert,
und der Betätigungsmechanismus
wird über
die Schaltgabel durch den Sperrmechanismus der Steuervorrichtung
in der Neutralstellung festgelegt. Die Erfinder der vorliegenden
Erfindung sind als Ergebnis verschiedener Untersuchungen darauf
gekommen, einen Aktor, der in der gleichen Richtung wie die Gabelwelle
auf die Gabelwelle zu bewegt wird, nicht mit einem Gleitwiderstand
zu beaufschlagen.
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Das heißt, die erfindungsgemäße Getriebesteuervorrichtung
umfaßt
eine Mehrzahl von Gabelwellen, die jeweils eine Gabel aufweisen,
die mit dem Betätigungsmechanismus
für den
Gangwechsel in Eingriff kommt, welcher im Schaltabschnitt des Getriebes
eingebaut ist; ein Wählelement,
das selektiv mit einer aus der Mehrzahl von Gabelwellen in Eingriff
kommt; einen Wählaktor,
um das Wählelement
in der gewählten
Richtung in die ausgewählte
Verfahrstellung zu bringen, so daß das Wählelement mit der Gabelwelle
in Eingriff kommt, wodurch ein vorgegebener Gangwechsel durchgeführt wird;
einen Verschiebeaktor, um den Betätigungsmechanismus durch Beaufschlagen
der Gabelwelle, die mit dem Wählelement
in Eingriff steht, mit einer Wirklast zu beaufschlagen; und einen
Sperrmechanismus, um die mehreren Gabelwellen entsprechend dem Verschiebebereich
des Betätigungsmechanismus
in ihrer Schaltstellung bzw. ihren Schaltstellungen und in einer
Neutralstellung festzulegen.
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In dieser Getriebesteuervorrichtung
ist der Wählaktor
so ausgelegt, daß er
das Wählelement
in eine Nichteingriffsstellung bringt, in der es mit keiner aus
der Mehrzahl von Gabelwellen in Eingriff steht.
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In der erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrichtung
wird, nachdem die Muffe vom Verschiebeaktor vom Wechselrad in die
Neutralstellung weggezogen wurde, das Wählelement vom Wählaktor
in eine Nichteingriffsstellung gebracht, in der ihr Eingriffsabschnitt
nicht in den Mitnahmeabschnitt einer der Gabelwellen eingreift.
So können
sämtliche
Gabelwellen 71 bis 73 axial bewegt werden, ohne
einen Gleitwiderstand zu erfahren. Infolgedessen werden die Gabelwellen
vom Sperrmechanismus in ihren Neutralstellungen festgelegt, wodurch
verhindert werden kann, daß der
in der Neutralstellung gehaltene Betätigungsmechanismus gegen den
Schaltabschnitt gedrückt
wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann in einem Getriebe, in dem der Betätigungsmechanismus aufgrund
der Betätigung
eines Verschiebebefehlselements, beispielsweise eines Schalthebels, durch
den Verschiebeaktor betätigt
wird, die Dimension der Abweichung zwischen der Neutralstellung des
Betätigungsmechanismus,
die vom Verschiebeaktor bestimmt wird, und der Neutralstellung der
Gabelwellen, die vom Sperrmechanismus bestimmt wird, der für die Gabelwellen
bereitgestellt ist, ausgeglichen oder eliminiert werden. Dies Abweichung kann
durch Lösen
der Verbindung zwischen den Gabelwellen und dem Wählelement
und durch Halten der Gabelwellen und des Betätigungsmechanismus in den jeweiligen
Neutralstellungen ausgeglichen werden.
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Nun werden verschiedene Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erklärt.
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Der Schaltabschnitt des Getriebes
kann aus mehreren (beispielsweise drei) Wechselradpaaren bestehen.
Der Synchron-Betätigungsmechanismus kann
aus einer Mehrzahl von Muffen bestehen, die jeweils axial bewegbar,
aber nicht in Umfangsrichtung drehbar auf einer Hauptwelle befestigt
sind, um die Hauptwelle und das Wechselrad in gemeinsame Drehung
zu versetzen, sowie aus mehreren Ringpaaren, um die Wechselraddrehzahl
der Muffendrehzahl anzugleichen.
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Die Mehrzahl von Gabelwellen der
Steuervorrichtung können
in einer Ebene parallel zueinander angeordnet sein, oder parallel
zueinander auf einem Kreis, um axial bewegt zu werden. Jede Gabelwelle
hat an einem Ende eine Gabel, die mit der Muffe in Eingriff gebracht
wird, und einen Mitnahmeabschnitt, der vom Wählelement gegriffen wird. Die
Mitnahmeabschnitte sind vorzugsweise axial ausgerichtet.
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Ein Wählelement weist einen Eingriffsabschnitt
auf, der selektiv in eine der Gabelwellen eingreift. Wenn die Gabelwellen
parallel zueinander in einer Ebene angeordnet sind, kann das Wählelement in
der gleichen Ebene orthogonal zu ihnen angeordnet und axial beweglich
sein. In diesem Fall greift das Wählelement während der axialen Verschiebung
mit dem Eingriffssabschnitt, der an seiner Spitze vorgesehen ist, selektiv
in eine der Gabelwellen ein, und kann die Nichteingriffsstellung
einnehmen, die an einer Seite der in einer Richtung angeordneten
Wählverfahrstellungen
lokalisiert ist. Wenn mehrere Gabelwellen in einem Kreis angeordnet
sind, kann das Wählelement
in eine Aussparung eingreifen, um sie zu betätigen. In diesem Fall greift
das Wählelement während der
Drehung mit seinem Eingriffsabschnitt, der an seiner äußeren Umfangsfläche vorgesehen ist,
selektiv in eine der Gabelwellen ein.
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Hier umfaßt die Nichteingriffsstellung
des Wählelements
keine Stellung des Wählelements,
in welcher der Eingriffsabschnitt sich während der axialen Verschiebung
von dem vorherigen Mitnahmeabschnitt gelöst hat, aber noch nicht mit
dem nächsten Mitnahmeabschnitt
in Eingriff ist. In der Nichteingriffsstellung ist vorzugsweise
ein Blind-Mitnahmeelement vorgesehen.
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Der Wählaktor bewegt das Wählelement
in eine der ausgewählten
Verfahrstellungen, um zu bewirken, daß es mit einer der Wellen in
Eingriff kommt, sowie in die Nichteingriffsstellung, um zu bewirken, daß es mit
keiner davon in Eingriff kommt. Er kann aus einer hydraulischen
Antriebsvorrichtung bestehen, beispielsweise einem Hydraulikölzylinder
oder einem Elektromotor, die beide aufgrund der Betätigung des
Verschiebebefehlselements von einer ECU gesteuert werden. Beispielsweise
kann der Hydraulikölzylinder
aus einem Innenzylinder bestehen, der das hintere Ende eines Wählelements
aufnimmt, einem Außenzylinder,
der coaxial zum Innenzylinder angeordnet ist, und einem Kolbenelement,
das axial beweglich zwischen dem Innenzylinder und dem Außenzylinder
angeordnet ist. Das Wählelement
wird durch Steuern des Drucks im Innenzylinder in die gewählte Verfahrstellung
gebracht, wenn das Kolbenelement in eine Richtung bewegt wird, und
wird durch Steuern des Drucks im Innenzylinder Richtung in die Nichteingriffsstellung
gebracht, wenn das Kolbenelement in die andere Richtung bewegt wird.
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Der Elektromotor kann eine Ausgangswelle aufweisen,
deren Drehwinkel arretierbar eingeteilt werden kann. Durch Fixieren
des Wählelements
auf der Ausgangswelle kann der Elektromotor das Wählelement
durch Arretieren des Drehwinkels der Aus gangswelle in die gewählten Verfahrstellungen
und in die Nichteingriffsstellung bringen.
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Bei dem Verschiebebefehlselement
kann es sich um einen Schalthebel handeln, der vom Fahrer tatsächlich verschoben
wird, oder um einen Schalter, beispielsweise einen Knopf, der vom
Fahrer nicht verschoben, sondern gedrückt wird. Wenn ein Schalthebel
verwendet wird, können
verschiedene Schaltmuster übernommen
werden.
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Der Verschiebeaktor besteht vorzugsweise aus
einem Hydraulikölzylinder,
der aufgrund der Betätigung
des Verschiebebefehlselements von einer ECU gesteuert wird. Der
Verschiebeaktor bewegt mindestens die Gabelwellen ausreichend, was
bedeutet, daß er
nur die Gabelwellen oder das Wählelement
und den Wählaktor
zusammen mit den Gabelwellen bewegen kann.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
ein Front-Schnittansicht einer ersten Ausführungsform Getriebesteuervorrichtung
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine vergrößerte Darstellung
eines Teils der in 1 dargestellten
Steuervorrichtung;
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3 ist
eine erläuternde
Darstellung der Wirkungsweise der ersten Ausführungsform;
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4 ist
eine erläuternde
Darstellung des Schaltmusters eines Schalthebels;
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5 ist
eine Front-Schnittansicht eines umgeformten Beispiels der ersten
Ausführungsform;
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6 ist
eine Front-Schnittansicht der zweiten Ausführungsform einer Getriebesteuervorrichtung
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsform;
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8 ist
eine perspektivische Ansicht eines Teils des Betätigungsmechanismus eines herkömmlichen
Getriebes;
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9 ist
eine Draufsicht auf eine herkömmliche
Getriebesteuervorrichtung; und
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10 ist
eine Schnittansicht der in 9 dargestellten
Steuervorrichtung.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Nun wird eine bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren erklärt.
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<Erste Ausführungsform>
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Das handgeschaltete Getriebe der
ersten Ausführungsform
besteht aus einem Schaltabschnitt, einem Betätigungsmechanismus und einer
Steuervorrichtung. Ein Getriebeabschnitt und ein Betätigungsmechanismus
mit der gleichen Konstruktion wie diejenigen des Standes der Technik
werden je nach Bedarf genannt.
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Die Steuervorrichtung besteht aus
den mehreren Schaltgabeln 71 bis 73, einem Wählelement 78,
einem Verschiebeaktor 81, einem Wählaktor 10, die in
den 1 und 2 dargestellt sind, und dem Schalthebel 75 (siehe 8). Der Verschiebeaktor 81,
der die gleiche Konstruktion aufweist wie der Verschiebeaktor 81,
bekommt für
die gleichen Teile oder Elemente die gleichen Bezugszeichen.
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Der Verschiebeaktor 10 besteht
aus einem Außenzylinder 11,
einem Innenzylinder 16, der im Außenzylinder 11 angeordnet
ist, einem Kolbenelement 23, das zwischen dem Außenzylinder 11 und dem
Innenzylinder 16 angeordnet ist, und eine Wählstange 23,
die aus einer Aussparung des Innenzylinders 11 herausragt.
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Die Außenstange 11 weist
an einem axialen Ende (links in 2)
einen Bodenabschnitt 12a und am anderen axialen Ende einen
offenen Abschnitt auf, und ist so angeordnet, daß der Bodenabschnitt 12 auf
die Gabelwellen 71 bis 73 gerichtet ist. Der offene
Abschnitt weist einen nach innen gerichteten Flanschabschnitt 13 auf.
Ein Zylinderabschnitt 12b ist in der Nähe des Bodenabschnitts 12a und
des offenen Abschnitts mit radialen Drucköl-Zufuhröffnungen 14a bzw. 14b versehen.
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Der Innenzylinder 16 weist
an einem Ende (rechts in 2)
einen Bodenabschnitt 17a auf, der auf dem Flanschabschnitt 13 aufliegt,
und am anderen Ende einen offenen Abschnitt. Der Innenzylinder 16 weist
eine axiale Länge
auf, die etwas geringer ist als die des Außenzylinders 11, so
daß die
offene Kante nur an einem Abdeckungselement 22 anliegt, das
am Bodenabschnitt 12a angebracht ist.
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Am offenen Ende des Innenzylinders 16 sind mehrere
Führungsvorsprünge 18,
die etwa ein Drittel hervorstehen und ringsum beabstandet sind,
ausgebildet. Die Axiallänge
der Führungsvorsprünge 18 entspricht
etwa dem Abstand zwischen den benachbarten Gabelwellen 71 und 72.
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Der Innenzylinder 16 ist
mit einer axial verlaufenden Öffnung 19b am
Bodenabschnitt 17a und einer Öffnung 19a versehen,
die sich in den Raum zwischen den benachbarten Führungsvorsprüngen 18 öffnet (siehe 3). Der Außendurchmesser
des Innenzylinders 16 wird so gewählt, daß er kleiner ist als der Innendurchmesser
des Außenzylinders 11,
so daß ein
ringförmiger
Raum 20, der sich über
die ganze Länge
des Außenzylinders 11 erstreckt,
zwischen dem Außenzylinder 11 und
dem Innenzylinder 16 gebildet wird.
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Der zylindrische Kolben 23 weist
an einem Ende (links in 2)
einen Bodenabschnitt 24a auf und am anderen Ende ein offenes
Ende. Ein Zylinderabschnitt 24b ist in dem ringförmigen Raum 20 aufgenommen,
und der Bodenabschnitt 24a weist eine Mehrzahl von Durchgängen 25 auf,
die einen Eintritt der Führungsvorsprünge 18 erlauben.
Demgemäß kann das
Kolbenelement 23 relativ zum Außenzylinder 11 oder
zum Innenzylinder 16 axial verschoben werden, bis der Bodenabschnitt 24a an
das Abdeckungselement 22 stößt, oder bis der offene Rand
an den Flanschabschnitt 13 stößt.
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Das Kolbenelement 23 weist
eine Axiallänge auf,
die, abgesehen von den Führungsvorsprüngen 18,
der des Innenzylinders 16 entspricht, und die dem Abstand
zwischen den ersten und dritten Gabelwellen 71 und 73 entspricht.
Das Kolbenelement 23 teilt den ringförmigen Raum des Innenzylinders 16 in
linke und rechte Druckkammern 20a und 20b.
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Die Wählstange 78 weist
an einem Ende (unten in 1)
einen Kolbenabschnitt 78a auf, der in dem Innenzylinder 16 aufgenommen
ist, und ihr anderes Ende tritt durch den Bodenabschnitt 24a und das
Abdeckelement 22 hindurch und ist mit einem Hebelabschnitt 78b versehen.
Der Kolbenabschnitt 78a teilt den Innenraum des Innenzylinders 16 in
linke und rechte Druckkammern 32a und 32b.
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Der Verschiebeaktor 81 und
der Wählaktor 10 werden
vom Schalthebel 75 (siehe 8)
gesteuert, der ein Schaltmuster umfaßt wie in 4 dargestellt. Der Schalthebel 75 weist
eine D-Stellung, eine +-Stellung, eine –-Stellung, eine N-Stellung,
eine P-Stellung
und eine R-Stellung auf. Er wird beim Raufschalten in die +-Stellung
geschoben und beim Runterschalten in die –-Stellung.
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Nun wird die Wirkungsweise der ersten
Ausführungsform
erklärt.
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Angenommen, das Fahrzeug fährt im ersten Gang.
Unter diesen Bedingungen wird im Wählaktor 10 das Drucköl durch
die Öffnung 14a in
die Druckkammer 20a geliefert, um das Kolbenelement 23 in die
Rückfahrstellung
(die rechte Stellung in 2)
zu bringen. Durch die Lieferung von Drucköl durch die Öffnung 19b des
Innenzylinders 16 in die Druckkammer 32b wird,
wie von Position A in 2 dargestellt, die
Wählstange 78 vorgefahren
(in 1 nach oben bewegt),
bis der Kolbenabschnitt 78a in der Stellung A an das Abdeckelement 22 stößt. In dieser
Stellung kommt der Hebelabschnitt 78b in der Stellung A
mit dem Kopfabschnitt 71b der ersten Gabelwelle 72 in Eingriff,
die vom Aktor 81 vorgeschoben (in 1 nach rechts bewegt) wurde. Infolgedessen
rastet die Kugel 86b des ersten Sperrmechanismus 86 (siehe 9, 10) im linken Kugelloch 86a1 ein.
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Wenn auf Wunsch des Fahrers ein Hochschalten
aus dem ersten Gang in den zweiten Gang durchgeführt wird, wird der Schalthebel 75 in
die +-Stellung geschoben. Aufgrund dieser Verschiebung wird die
ersten Gabelwelle 71 durch den Aktor 81 zurückgefahren
(in 1 nach links bewegt)
Auf diese Weise greift durch die Verbindung zwischen Gabel und Gabel-Eingriffsabschnitt
die erste Muffe in den zweiten Gang ein, und die Kugel 86b des
ersten Sperrmechanismus 86 rastet im rechten Kugelloch 86a3 ein.
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Hier werden die zweiten und dritten
Gabelwellen 72 und 73, die axial beweglich sind,
durch die zweiten und dritten Sperrmechanismen 87 und 88 in ihren
Neutralstellungen gehalten.
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Wenn nach dem Wunsch des Fahrers
ein Hochschalten aus dem zweiten Gang in den dritten Gang durchgeführt wird,
wird der Schalthebel 75 in die +-Stellung geschoben. Aufgrund
dieser Verschiebung, fährt,
da das Drucköl
durch die Öffnung 19a des
Innenzylinders 16 in die Druckkammer 32a geliefert
wird, wie von Position B in 2 dargestellt,
die Wählstange 78 in
ihre axiale Mittelstellung zurück.
Infolgedessen kommt der Hebelabschnitt 78b mit dem Kopfabschnitt 72b der
zweiten Schaltgabel 72 in Eingriff. Dann wird der zweite
Schalthebel 72 durch den Verschiebeaktor 81 vorgefahren,
so daß die
zweite Muffe über
die Verbindung zwischen der Gabel und dem Gabel-Eingriffsabschnitt
in den dritten Gang eingreift. Währenddessen
rastet die Kugel 87b des zweiten Sperrmechanismus 87 im
linken Kugelloch 87a1 ein.
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Wenn nach dem Wunsch des Fahrers
ein Hochschalten aus dem dritten in den vierten Gang durchgeführt wird,
wird der Schalthebel 75 in die +-Stellung geschoben. Aufgrund
dieser Verschiebung wird die zweite Gabelwelle 72 vom Aktor 81 zurückgefahren.
Auf diese Weise greift die zweite Muffe über die Verbindung zwischen
der Gabel und dem Gabel-Eingriffsabschnitt in den vierten Gang ein,
und die Kugel 87b des zweiten Sperrmechanismus 87 rastet
im rechten Kugelloch 86a3 ein.
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Hier werden die ersten und dritten
Gabelwellen 71 und 73, die axial beweglich sind,
durch die ersten und dritten Sperrmechanismen 86 und 88 in
ihren Neutralstellungen festgelegt.
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Wenn ein Schalten aus dem vierten
Gang in den fünften
Gang durchgeführt
wird, wird der Schalthebel 75 in die +-Stellung geschoben.
Aufgrund dieser Verschiebung fährt,
da Drucköl
durch die Öffnung 19a in
die Druckkammer 32a geliefert wird, wie von Position C
in 2 dargestellt, die
Wählstange 78 zurück, bis
der Kolbenabschnitt 78a an den Bodenabschnitt 17a des
Innenzylinders stößt. Infolgedessen
kommt der Hebelabschnitt 78b mit dem Kopfabschnitt 73b der
dritten Gabelwelle 73 in Eingriff. Dann wird die dritte
Muffe vom Verschiebeaktor 81 vorgefahren, so daß die dritte
Muffe über
die Verbindung zwischen Gabel und Gabel-Eingriffsabschnitt in den fünften Gang
eingreift. Währenddessen
rastet die Kugel 86b des dritten Sperrmechanismus 88 im
linken Kugelloch 88a1 ein.
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Wenn der Schalthebel 75 in
die Rückwärtsgangstellung
geschoben wird, wird die dritte Gabelwelle 73 vom Verschiebeaktor 78 zurückgefahren. Die
dritte Muffe greift über
die Verbindung zwischen der Gabel und dem Gabel-Eingriffsabschnitt
in den Rückwärtsgang
ein. Währenddessen
rastet die Kugel 88b des dritten Sperrmechanismus 88 im
rechten Kugelloch 88a3 ein.
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Hierbei werden die ersten und dritten
Gabelwellen 71 und 72, die axial beweglich sind,
von den ersten und zweiten Sperrmechanismen 86 und 87 in ihren
Neutralstellungen festgelegt.
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Wenn ein Runterschalten durchgeführt wird, wird
der Schalthebel 75 in die –-Stellung geschoben. Aufgrund
dieser Verschiebung wird jedes Glied oder Element, aus dem die Steuervorrichtung
besteht, in umgekehrter Richtung wie oben beschrieben bewegt oder
betätigt.
So wird ein Runterschalten aus dem fünften Gang in den vierten Gang,
aus dem vierten Gang in den dritten Gang, ... durchgeführt.
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Nun wird die Wirkungsweise der Steuervorrichtung
erläutert,
wenn ein Befehl für
die N-Position in 4 vorliegt.
Wenn die ersten bis dritten Schalthebel 71 bis 73 über längere Zeit
in ihren Neutralstellungen gehalten werden, wird, um zu verhindern,
daß die
Muffen usw. beschädigt
werden, Drucköl
durch die Öffnung 14b in
die Druckkammer 20b geleitet, und durch die Öffnung 19b wird
Drucköl
in die Druckkammer 32b geleitet. Wie in 3 dargestellt, wird das Kolbenelement 23 durch
das Drucköl
in der Druckkammer 20b vorgeschoben (in 3 nach links bewegt), bis der Bodenabschnitt 24a an
das Abdeckelement 22 stößt. Infolgedessen
wird der Kolbenabschnitt 78a von dem in die Druckkammer 32b gelieferten
Drucköl
vorgefahren, bis er an den Bodenabschnitt 24a des vorgefahrenen
Kolbenelements 23 stößt. So wird
die Wählstange 78 weiter über die
Position A hinausgefahren, und zwar über eine Strecke, die dem Vorschub
des Kolbenelements 23 entspricht. Wie von Position E dargestellt,
ist der Hebelabschnitt 78b über den Gabelabschnitt 71a der Gabelwelle 71 hinaus
gegangen. Unter diesen Bedingungen wird ein Spalt an beiden Seiten
zwischen der Wählstange 78 und
dem Kopfabschnitt 71b, 72b und 73b gebildet,
wodurch eine axiale Verschiebung der Gabelwellen 71, 72 und 73 möglich ist.
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In diesem Zustand werden die ersten
bis dritten Sperrmechanismen 86 bis 88 für die ersten
bis dritten Gabelwellen 71 bis 73 betätigt. Das
heißt, durch
die Vorspannkraft der Feder 86c rasten die Kugeln 86a bis 88a in
den Kugellöchern 86b2 bis 88b2 ein.
Beispielsweise wird unter der Annahme, daß die relative Position zwischen
der Kugel 86a und dem Kugelloch 86b2 in Axialrichtung
abweicht, die erste Gabelwelle 71 durch die Vorspannkraft
der Feder 86c axial verschoben, bis die Kugel 86 und
das Kugelloch 86b2 zusammentreffen. Auf diese Weise wird
die erste Gabelwelle 71, d.h. die erste Muffe, vom Sperrmechanismus 86 genau
in der Neutralstellung gehalten.
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Die zweiten und dritten Sperrmechanismen 87 und 88 funktionieren
auf die gleiche Weise. Das heißt,
angenommen die Kugel 87a oder 88a und das Kugelloch 87b2 oder 88a2 weichen
in ihren Positionen ab, dann wird die zweite Gabelwelle 72 oder
die dritte Gabelwelle 73 durch die Feder 87c oder 88c axial
verschoben, bis die Kugel 87 oder 88 und das Kugelloch 87b2 oder 88b2 zusammentreffen.
Auf diese Weise wird die zweite Gabelwelle 72 oder die dritte
Gabelwelle 73 durch den Sperrmechanismus 87 oder
den Sperrmechanismus 88 genau in der Neutralstellung gehalten.
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In der ersten Ausführungsform
besteht der Wählaktor 10 aus
dem Außenzylinder
11, dem Innenzylinder 16, der den Kolbenabschnitt 78a der
Wählstange 78 aufnimmt,
und dem beweglichen Kolbenelement 23. Durch Bewegen des
Kolbenabschnitts 78a in eine von drei ausgewählten Verfahrstellungen, wobei
das Kolbenelement 23 zu einem (dem hinteren) axialen Ende
bewegt wird, kann die Wählstange 78 mit
einer der drei Gabelwellen 71 bis 73 in Eingriff kommen.
Durch Bewegen des Kolbenabschnitts 78a in die Nichteingriffsstellung,
wobei das Kolbenelement 23 zum anderen axialen Ende bewegt
wird, kann die Wählstange 78 in
die Nichteingriffsstellung vorgefahren werden. Für diesen Eingriff/dieses Lösen zwischen
der Wählstange 10 und
den Gabelwellen 71 bis 73 wird das Drucköl, das in
die Druckkammern 20a und 20b geleitet wird, angemessen
gesteuert, um die Bewegung des Kolbenelements 23 zu steuern,
und das Drucköl,
das in die Druckkammern 32a und 32b geleitet wird,
wird angemessen gesteuert, um die Bewegung der Wählstange 78 zu steuern.
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So kann die Steuervorrichtung durch
einfaches Steuern des Öldrucks
in einem einfach konstruierten Wählaktor 10 leicht
und schnell Bedingungen schaffen, unter denen die Wählstange 78 in
eine der Gabelwellen 71 bis 73 eingreift, und
Bedingungen, unter denen sie in keine davon eingreift.
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In der ersten Ausführungsform
wird der Wählaktor 10 zusammen
mit der gewählten
Gabelwelle 71, 72 oder 73 durch den Verschiebeaktor 81 verschoben.
Alternativ dazu kann auch nur die ausgewählte Gabelwelle 71, 72 oder 73 vom
Wählaktor 81 verschoben
werden, wodurch die Antriebskraft und der Bewegungsspielraum für den Wählaktor 81 überflüssig wird.
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Weiter kann, wie in 5 dargestellt, ein Blind-Kopfabschnitt 33 mit
der gleichen Konstruktion wie der obige Kopfabschnitt 71b neben
der ersten Gabelwelle 71 angeordnet werden, und zwar durch Befestigen
am Getriebegehäuse 80.
Der Blind- Kopfabschnitt 33 kann
verhindern, daß der
Hebelabschnitt 78b, der seitlich über die Gabelwelle 71 herausragt,
mit den umgebenden Elementen oder Vorrichtungen in Konflikt kommt.
Ebenso ermöglicht
der Spalt, der zwischen der Wählstange 78 und
dem Kopfabschnitt 71b gebildet ist, eine axiale Bewegung der
Gabelwelle 71.
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<Zweite Ausführungsform>
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In der zweiten Ausführungsform,
die in den 6 und 7 dargestellt ist, wird ein
Wählaktor 35,
der aus einem Elektromotor besteht, der auf der gleichen Achse angeordnet
ist wie der Verschiebeaktor 81 in Reihe angeordnet. In
diesem Zusammenhang wird die An der Anordnung der Gabelwellen 71 bis 73 verändert.
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Im Einzelnen wird der Verschiebeaktor 81 an seinen
beiden axialen Enden durch die Röhren 81a und 81b mit
Drucköl
beliefert, um die Verschiebestange 83 vor und zurück zu fahren.
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Der Elektromotor 35 ist
an der Wählstange 83 angebracht,
und ein Hebelabschnitt 37, der radial nach außen ragt,
ist auf einer Wählstange 36 ausgebildet,
die auf einer (nicht gezeigten) Ausgangswelle des Elektromotors 35 fixiert
ist. Der Drehwinkel der Wählstange 36 kann
in die Phasen A, B, C und E eingeteilt werden, die in 7 dargestellt sind, so daß der Hebelabschnitt 37 sich
ringsum bewegt.
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Wie aus 7 ersichtlich ist, werden die ersten
bis dritten Gabelwellen 71 bis 73 kreisförmig so um
die Wählstange 36 angeordnet,
daß sie
ringsum einen Abstand aufweisen. Der Teil jeder Gabelwelle 71, 72 oder 73 gegenüber der
Wählstange 36 weist eine
Aussparung von vorgegebener Länge
und Tiefe auf, um einen Kopfabschnitt 71b, 72b oder 73b zu formen.
Diese Kopfabschnitte sind in Axialrichtung der Gabelwellen 71 bis 73 ausgerichtet.
Ein Blind-Kopfabschnitt 39 ist auf einem Element 38 ausgebildet,
das aus dem Gehäuse 80 ragt.
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In der zweiten Ausführungsform
kommt, wenn die Wählstange 36 des
Wählaktors 35 aufgrund der
Betätigung
des Wählhebels 75 in
die Phase A dreht, der Hebelabschnitt 37 mit dem Kopfabschnitt 71b der
ersten Gabelwelle 71 in Eingriff. Dann wird die Verschiebestange 83 vom
Verschiebeaktor 81 vor- und zurückgefahren.
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Andererseits kommt der Hebelabschnitt 37, der
vom Wählaktor 35 in
die Phase B oder C gedreht wurde, mit dem Kopfabschnitt 72b oder 73b der
zweiten oder dritten Gabelwelle 72 oder 73 in
Eingriff. Dann wird die Verschiebestange 83 vor- oder zurückgefahren,
um die zweite oder dritte Gabelwelle 72 oder 73 axial
zu bewegen.
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Wenn eine der erste bis dritten Gabelwellen 71 bis 73 ausgewählt wird,
wird einer der Sperrmechanismen 86 bis 88 (siehe 1) entsprechend der ausgewählten Gabelwelle
betätigt,
um sie in der Schaltstellung festzulegen. Wenn andererseits ein Befehl
für die
Neutralstellung N vorliegt, wird der Hebelabschnitt 37 in
die Phase E gedreht, so daß er
mit dem Blind-Kopfabschnitt 39 in Eingriff kommt. In diesem
Zustand kann die Gabelwelle 71 usw. axial bewegt werden,
wobei sie vom Sperrmechanismus 86 usw. in der Neutralstellung
festgelegt wird.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform
verringert sich durch die Reihenschaltung des Verschiebeaktors 81 und
des Wählaktors 35 der
Platzbedarf für ihre
Anordnung. Außerdem
greift die Wählstange 36 in
eine der ringsum angeordneten Gabelwellen 71 bis 73 ein,
wenn sie vom Elektromotor als dem Wählaktor 35 gedreht
wird, so daß der
Platzbedarf für
die Anordnung der Gabelwellen 71 bis 73 sinkt.