DE102006006615A1

DE102006006615A1 - Schaltvorrichtung eines Stufenwechselgetriebes

Info

Publication number: DE102006006615A1
Application number: DE200610006615
Authority: DE
Inventors: Michael Drabek
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2026-02-15
Also published as: DE102006006615B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung eines Stufenwechselgetriebes, insbesondere eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit einem Schaltelement (1) zur getriebeinternen Übertragung von Wähl- und Schaltvorgängen, wobei das Schaltelement (1) eine Rastkontur (5) aufweist, welche mit einem Rastierelement (6) in Wirkverbindung steht. Zur Verbesserung dieser Schaltvorrichtung ist vorgesehen, dass das Rastierelement (6) in einem Gehäuse (10) einer Betätigungseinrichtung (11) integriert ist, wobei das Schaltelement (1) durch die Betätigungseinrichtung (11) lageverstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung eines Stufenwechselgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Schaltvorgängen mehrstufiger bzw. mehrgruppiger Zahnräderwechselgetriebe, z. B. Vorgelegegetriebe, darf es nicht dazu kommen, dass zwei Getriebestufen einer Getriebegruppe gleichzeitig eingelegt werden. Eine derartige Fehlbetätigung hätte zur Folge, dass ein formschlüssiges Blockieren der Getriebegruppe und damit ein Blockieren des gesamten Antriebsstranges des Kraftfahrzeuges oder auch ein Zerstören des Getriebes einträte. Daher ist vorgeschlagen worden, Schaltvorrichtungen in Form von Schaltschwingen, Schaltgabeln oder Schaltstangen mit Rastelementen zu verbinden bzw. in Wirkverbindung mit derartigen Rastelementen zu bringen, die eine Arretierung der Schaltvorrichtung in wenigstens einer definierten Stellung gewährleisten sollen.

In der DE 42 36 336 A1 ist eine Schaltvorrichtung dargestellt und beschrieben, bei der Klauenringe eines Zahnräderwechselgetriebes über Schubkurbelgetriebe in ihre Schaltstellungen überführt werden. Die Schubkurbelgetriebe sind hierbei aus Schaltschwingen und einer Schubstange gebildet. Die Schaltschwingen werden über Koppelmechanismen in Abhängigkeit des zu schaltenden Ganges mit der Schubstange verbunden bzw. es wird eine ortsfeste Arretierung einer Schaltschwinge mit einem gehäusefesten Teil hergestellt. Hierzu weist jede Schaltschwinge an ihrem oberen, der Schubstange zugewandten Ende einen aus einem federbelasteten Bolzen bestehenden Koppelmechanismus auf, welcher bei entsprechender Stellung in eine Ausnehmung in der Schubstange einrastet. Nachteilig an dieser Schaltvorrichtung ist der raumgreifende Aufbau, insbesondere durch die notwendige Integration des jeweiligen Rastelements jede der Schaltschwingen.

Aus der DE 100 10 040 A1 ist ein Stufenwechselgetriebe bekannt, bei welchem eine Arretierungsvorrichtung zur Arretierung eines der Schaltelemente, der Schaltwelle oder einer der Schaltstangen, in mindestens einer einem geschalteten Gang entsprechenden Position vorgesehen ist, wobei die Arretierungsvorrichtung formschlüssig wirksam und elektrisch steuerbar ausgebildet ist. Die Arretierungsvorrichtung umfasst eine mit der Schaltwelle oder der Schaltstange fest verbundene Arretierungshülse und ein gehäuseseitig gelagertes Sperrelement, wobei der geschaltete Gang durch einen Eingriff des Sperrelementes in eine Ausnehmung der Arretierungshülse arretierbar ist. Nachteilig daran ist, dass sich die Arretierung nur durch ein elektrisches Ansteuern des Sperrelementes entriegeln lässt.

Aus der DE 101 05 631 A1 ist ein Rastierschalter zur Lagefixierung und Positionserfassung beweglicher Stellelemente, insbesondere von Schaltwellen und Schaltstangen mechanisch schaltbarer Kraftfahrzeuggetriebe bekannt,, mit einem Gehäuse, in dem ein mit einem außen liegenden Rastierelement und einem innenliegenden Stößel versehener sowie mit einer Rückstellfeder in Verbindung stehender Arretierungsbolzen in einem Stößelraum wälzgelagert axialbeweglich geführt ist, in dem ein durch den Stößel positionsabhängig betätigbarer elektrischer Schalter in einem Schalterraum angeordnet ist, und in dem der Schalterraum mittels einer Membran öldicht von dem Stößelraum getrennt ist. Mittels dieses Rastierschalters lässt sich eine Schaltstange oder Schaltwelle in einer bestimmten Position rastieren und durch die recht aufwändige Ausgestaltung des Rastierungsschalters lassen sich auch sensorische Aussagen über die Stellung des arretierten bzw. nicht arretierten Schaltelementes treffen. Gleichwohl scheint eine derartige Anordnung nicht für alle Anwendungsbereiche insbesondere von kompakten Getriebeausgestaltungen anwendbar zu sein.

In einem Artikel "Das neue Doppelkupplungsgetriebe von Volkswagen" der Zeitschrift ATZ (Automobiltechnische Zeitschrift) vom November 2003, Seiten 1028–1030 wird schließlich eine Schaltaktuatorik eines Stufenwechselgetriebes beschrieben, bei welcher das Schatten von sechs Vorwärtsgängen und eines Rückwärtsganges über hydraulisch betätigbare Schaltgabeln erfolgt, welche im Gehäuse gelagert sind. Die Betätigung und Einstellung einer definierten Position der Schaltgabeln erfolgt mittels auf gegenüberliegenden Schienenenden wirkende Betätigungskolben sowie durch im Gehäuse fixierte Rastierungshülsen. Der auf die Kolben einwirkende Öldruck verschiebt dabei die gesamte Betätigungseinheit in die jeweilige Schaltrichtung. Eine Polplatte mit je zwei Magneten liefert über einen Hallsensor ein analoges Wegsignal.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung der eingangs geschilderten Art dahingehend zu verbessern, dass eine Rastierung derselben auf einfachste Weise unter Verwendung möglichst weniger Einzelteile und bei kleinem Bauraumbedarf ermöglicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die gestellte Aufgabe auf überraschend einfache Weise dadurch lösen lässt, dass das Schaltelement mit einer Rastkontur versehen ist, während das mit der Rastkontur zusammen wirkende Rastelement in eine Betätigungseinrichtung integriert ist.

Demnach geht die Erfindung aus von einer Schaltvorrichtung eines Stufenwechselgetriebes, insbesondere eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit einem Schaltelement zur getriebeinternen Übertragung von Wähl- und Schaltvorgängen, wobei das Schaltelement eine Rastkontur aufweist, welche mit einem Rastierelement in Wirkverbindung steht. Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung zudem vor, dass das Rastierelement in einem Gehäuse einer Betätigungseinrichtung integriert ist, wobei das Schaltelement durch die Betätigungseinrichtung lageverstellbar ist.

Dieser Aufbau ist sehr Platz sparend und ermöglicht es, eine Wegmessstelle in unmittelbarer Nähe zur Rastierung vorzusehen.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Schaltelement als Schaltschwinge ausgebildet ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da sich der erfindungsgemäße Gedanke am besten an solchen Schaltvorrichtungen verwirklichen lässt, welche als Schaltelement eine Schaltschwinge verwenden. Gleichwohl kann bei entsprechender Anpassung das Prinzip der Erfindung auch auf solche Schaltvorrichtungen angewandt werden, welche beispielsweise eine Schaltgabel als Betätigungsmittel für eine Getriebeschaltmuffe verwenden.

In einer anderen praktischen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Rastkontur an wenigstens einer Schaltmaulwange der Schaltschwinge angeformt ist, wobei ferner vorgesehen sein kann, dass die Rastkontur wenigstens zwei Rastnuten aufweist.

In besonders brauchbaren Weiterbildungen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Rastelement ein durch eine Feder belastetes Bauteil aufweist, welches in eine Rastnut der Rastkontur eingreift.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Rastelement mit einem elektrischen Sensor in Wirkverbindung ist, welcher einem elektrischen Steuersystem Signale entsprechend der örtlichen Position des Rastelements übermittelt, wobei sich diese Ausgestaltung dadurch ergänzen lässt, dass der Sensor ein Wegmesssensor ist, welcher dem elektrischen Steuersystem die örtliche Position des Bauteils des Rastelements bzw. des Schaltelementes übermittelt.

Alternativ dazu kann die Erfindung aber auch dadurch weitergebildet sein, dass der Sensor ein Kraftmesssensor ist, welcher dem elektrischen Steuersystem die durch das Bauteil auf die Feder einwirkende Kraft anzeigt.

In einer anderen praktischen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das durch eine Feder belastetes Bauteil eine Rastkugel ist. Alternativ dazu ist es aber auch möglich und im Rahmen der Erfindung, dass das durch eine Feder belastetes Bauteil ein an seinem freien Ende abgerundeter Rastbolzen ist.

In einer besonders bevorzugten und vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rastkontur wenigstens zwei Rastnuten aufweist, welche von Zähnen begrenzt sind. Letztere Abwandlung der Erfindung lässt sich dadurch ergänzen, dass die Zähne so ausgebildet sind, dass diese entsprechend einer Bewegung des Schaltelementes eine Bewegung des Rastelements bewirken.

In einer besonders bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung wenigstens einen doppelseitig ansteuerbaren hydraulischen Schaltzylinder mit einem von einem Fluid in einem Zylindergehäuse bewegten Kolben umfasst, welcher in Wirkverbindung mit dem zu betätigenden Schaltelement steht, wobei der Kolben eine der Bewegung des Kolbens folgende Kolbenstange aufweist, welche lösbar mit dem Schaltelement verbindbar ist. Ein derartiger Schaltzylinder spart noch mehr Bauraum ein, zudem lassen sich durch eine direkte Anbindung des Schaltzylinders an die Schaltschwinge die Schaltwege und Schaltzeiten verkürzen.

In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass der Schaltzylinder als horizontal wirkender, doppelseitig ansteuerbarer Schaltzylinder ausgebildet ist, oder, dass der Schaltzylinder als horizontal wirkender doppelseitig ansteuerbarer gestufter Schaltzylinder ausgebildet ist.

Schließlich lässt sich die Erfindung in vorteilhafter Weise noch dadurch ergänzen, dass die Betätigungseinrichtung mit ihrem Gehäuse mit einem Getriebegehäuse des Getriebes verbunden, insbesondere an diesem angeschraubt ist.

Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt die einzige Figur schematisch eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung von der Seite.

Die Schaltvorrichtung besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Schaltelement in Form einer Schaltschwinge 1. Die weitgehend U-förmig ausgebildet Schaltschwinge 1 ist versehen mit zwei parallel zueinander beabstandet ausgerichteten Schaltmaulwangen 2, die durch einen nicht dargestellten Steg verbunden sind und von denen hier nur eine Schaltmailwange erkennbar ist. Lageübereinstimmend ist in jede der beiden Schaltmaulwangen 2 vom Steg ausgehend zunächst eine Aufnahmebohrung 3 eingebracht, die in Verbindung mit einem nicht abgebildeten, ortsfest mit der inneren Schalteinrichtung des Getriebes verbundenen Zapfen ein Schwenklager für die Schaltschwinge 1 bilden. In Richtung ihres freien (unteren) Endes sind die Schaltmaulwangen 2 jeweils mit einer Lagerbuchse 4 versehen, die eine gelenkige Anbindung einer an sich bekannten Schaltmuffe ermöglichen, die in der Figur ebenfalls nicht abgebildet ist. Zumindest die abgebildete Schaltmaulwange 2 ist endseitig mit einer Rastkontur 5 versehen.
Die Rastkontur 5 wirkt im eingebauten Zustand der Schaltschwinge 1 mit einem Rastierelement 6 zusammen, welches eine exakte Lageposition in der jeweiligen Stellung der Schaltschwinge 1 sicherstellt. Das Rastierelement 6 besteht aus einer Rastkugel 7, welche durch eine Feder 8 gegen die Rastkontur 5 vorgespannt ist. Die Feder 8 ist in einer Bohrung 9 eines nur angedeuteten Gehäuses 10 einer Betätigungseinrichtung 11 gelagert. Mittels der Betätigungseinrichtung 11 lässt sich die Schaltschwinge 1 daher zumindest mittelbar elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigen. Die Betätigungseinrichtung 11 ist örtlich so nah wie möglich an der Schaltschwinge 1 angeordnet, um einen sehr kompakten Aufbau der Schaltvorrichtung zu erreichen.
In Kenntnis der Erfindung ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass anstelle der Rastkugel 7 auch ein hier nicht dargestellter, oben abgerundeter Rastbolzen verwendet werden kann. Diese Variante gehört daher ebenfalls zur Erfindung.
Besonders bevorzugt wird es, wenn die Betätigungseinrichtung 11 ein hydraulisches Steuergerät oder ein hydraulischer Stellzylinder ist, insbesondere ein doppelseitig ansteuerbaren hydraulischen Schaltzylinder, wodurch eine besonders kompakte Bauweise ermöglicht wird.
Dem Ziel der kompakten Bauweise dient auch die Ausgestaltung der Rastkontur 5. Diese weist hier drei Rastnuten 12, 13, 14 auf, in welche die Rastkugel 7 jeweils einrasten und somit die Schaltschwinge 1 arretieren kann. Die mittlere Rastnut 13 entspricht der Stellung der Schaltschwinge 1 in neutraler, nicht geschalteter Position, während die Rastnuten 12 und 14 den Positionen der Schaltschwinge 1 jeweils in geschalteter Position entsprechen. Wird die Schaltschwinge 1 zum Schalten eines Ganges aus der neutralen Position, in welcher die Rastkugel 7 in die Rastnut 13 eingreift, entsprechend dem Pfeil A nach links oder rechts verschwenkt, so wird die Rastkugel 7 durch die Zähne 15 oder 16 gegen den Druck der Feder 8 nach unten gedrückt, bis die Rastkugel 7 wieder in eine der Rastnuten 12 oder 14 einschnappen kann und die Schaltschwinge 1 erneut arretiert.
Die Bewegung der Rastkugel 7 entsprechend der Schwenkbewegung der Schaltschwinge 1 lässt sich nutzen, und zwar durch eine Verbindung des Rastelementes mit einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Sensor, welcher eine Wegmessung durchführt, durch welche einem elektronischen Steuersystem ein Signal zugeleitet werden kann, aus dem das Steuersystem die Position der Schaltschwinge 1 analog der Stellung der Rastkugel 7 entnehmen kann.
Es ist auch möglich, die Feder 8 mit einem Kraftsensor zu verbinden bzw. axial auf diesen Kraftsensor wirken zu lassen, welcher einem Steuersystem Informationen über die Schwenkposition der Schaltschwinge 1 entsprechend der durch die Rastkugel 7 auf die Feder 8 ausgeübten Kraft übermittelt (nicht dargestellt). Die Integration eines derartigen Meß- bzw. Sensierungssystems in den Ort der Rastierung eröffnet weitere Möglichkeiten einer kompakten, Platz sparenden Bauweise einer Schaltvorrichtung.
Sofern es sich bei dem Schaltelement um eine Schubgabel handelt, kann der Wegsensor auch an der Außenseite des Gehäuses 10 der Betätigungseinrichtung 11 im Bewegungsbereich der Schubgabel angeordnet sein.

1: Schaltschwinge
2: Schaltmaulwange
3: Aufnahmebohrung
4: Lagerbuchse
5: Rastkontur
6: Rastierelement
7: Rastkugel
8: Feder
9: Bohrung
10: Gehäuse
11: Betätigungseinrichtung
12: Rastnut
13: Rastnut
14: Rastnut
15: Zahn
16: Zahn
A: Pfeil

Claims

Schaltvorrichtung eines Stufenwechselgetriebes, insbesondere eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit einem Schaltelement (1) zur getriebeinternen Übertragung von Wähl- und Schaltvorgängen, wobei das Schaltelement (1) eine Rastkontur (5) aufweist, welche mit einem Rastierelement (6) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastierelement (6) in; einem Gehäuse (10) einer Betätigungseinrichtung (11) integriert ist, wobei das Schaltelement (1) durch die Betätigungseinrichtung (11) lageverstellbar ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (1) als Schaltschwinge (1) oder Schubgabel ausgebildet ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkontur (5) wenigstens an einer Schaltmaulwange (2) der Schaltschwinge (1) angeformt ist.
Schaltvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkontur (5) zumindest zwei Rastnuten (12, 14; 13) aufweist.
Schaltvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (6) ein durch eine Feder (8) belastetes Bauteil (7) aufweist, welches in eine Rastnut (12; 13; 14) der Rastkontur (5) eingreift.
Schaltvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (6) mit einem elektrischen Sensor in Wirkverbindung ist, welcher einem elektrischen Steuersystem Signale entsprechend der örtlichen Position des Rastelements (6) bzw. des Schaltelementes (1) übermittelt.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Wegmesssensor ist, welcher dem elektrischen Steuersystem die örtliche Stellung des Bauteils (7) des Rastelements (6) anzeigt.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Kraftmesssensor ist, welcher dem elektrischen Steuersystem die durch das Bauteil (7) auf die Feder (8) einwirkende Kraft anzeigt.
Schaltvorrichtung wenigstens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das durch eine Feder (8) belastetes Bauteil (7) eine Rastkugel (7) ist.
Schaltvorrichtung wenigstens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das durch eine Feder (8) belastetes Bauteil (7) ein Rastbolzen mit abgerundetem freien Ende ist.
Schaltvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkontur (5) wenigstens zwei Rastnuten (12, 14; 13) aufweist, welche von Zähnen (15, 16) begrenzt sind.
Schaltvorrichtung wenigstens nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (15, 16) so ausgebildet sind, dass diese entsprechend einer Bewegung des Schaltelements (1) eine Bewegung des Rastelements (6) bewirken.
Schaltvorrichtung wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (11) wenigstens einen doppelseitig ansteuerbaren hydraulischen Schaltzylinder mit einem von einem Fluid in einem Zylindergehäuse bewegten Kolben umfasst, welcher in Wirkverbindung mit dem zu betätigenden Schaltelement (1) steht, wobei der Kolben eine der Bewegung des Kolbens folgende Kolbenstange aufweist, welche lösbar mit dem Schaltelement (1) verbindbar ist.
Schaltvorrichtung wenigstens nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzylinder als horizontal wirkender, doppelseitig ansteuerbarer Schaltzylinder ausgebildet ist.
Schaltvorrichtung wenigstens nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzylinder als horizontal wirkender doppelseitig ansteuerbarer gestufter Schaltzylinder ausgebildet ist.
Schaltvorrichtung wenigstens nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (11) mit ihrem Gehäuse (10) mit einem Getriebegehäuse des Getriebes verbunden, insbesondere an diesem angeschraubt ist.