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Die
Erfindung betrifft eine Getriebegangsperrvorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 10 2007
038 081 A1 ist bereits eine Getriebegangsperrvorrichtung
bekannt, die zum Sperren eines Getriebegangs eine Sperr- und/oder Schaltkulisse
und einen Aktuator, der dazu vorgesehen ist, zumindest in einer
Sperrstellung zumindest teilweise in die Sperr- und/oder Schaltkulisse
einzugreifen, aufweist.
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Der
Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Getriebegangsperrvorrichtung
bereitzustellen, mittels der eine Betriebssicherheit eines Kraftfahrzeugsgetriebes
erhöht werden kann. Sie wird gemäß der
Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere
Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung geht aus von einer Getriebegangsperrvorrichtung zum Sperren
eines Getriebegangs mit wenigstens einer Sperr- und/oder Schaltkulisse
und wenigstens einem Aktuator, der dazu vorgesehen ist, zumindest
in einer Sperrstellung zumindest teilweise in die Sperr- und/oder
Schaltkulisse einzugreifen.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Sperr- und/oder Schaltkulisse zumindest
ein Sperrkulissenelement aufweist, das wenigstens einem Vorwärtsgetriebegang
zugeordnet ist. Dadurch kann ein ungewolltes Schalten eines ungeeigneten
Vorwärtsgetriebegangs vermieden werden, wodurch Fahrzeugausfälle,
beispielsweise durch thermisch überlastete Kupplungen,
reduziert werden können. Durch einen Schutz der Kupplungen
kann daher mittels einer erfindungsgemäßen Getriebegangsperrvorrichtung eine
Betriebssicherheit eines Kraftfahrzeuggetriebes erhöht
werden. Unter „vorgesehen” soll dabei insbesondere
speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Getriebegangsperrvorrichtung eine Steuer-
und/oder Regeleinheit zur Steuerung des Aktuators aufweist, die dazu
vorgesehen ist, eine Geschwindigkeitskenngröße
auszuwerten und zumindest den Vorwärtsgetriebegang unterhalb
einer Grenzgeschwindigkeitskenngröße zu sperren.
Dadurch kann das Unfallrisiko durch unkorrektes Schalten eines Getriebegangs
gesenkt werden. Unter „vorgesehen” soll in diesem
Zusammenhang insbesondere speziell programmiert, ausgestattet und/oder
ausgelegt verstanden werden.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit zur Steuerung
des Aktuators dazu vorgesehen ist, eine die Temperatur einer Kupplung
kennzeichnende Temperaturkenngröße auszuwerten
und zumindest den Vorwärtsgetriebegang oberhalb einer Grenztemperaturkenngröße
zu sperren. Die Temperaturkenngröße kann entweder mittels
eines Temperatursensors gemessen oder mittels eines modellbasierten
Schätzverfahrens geschätzt werden. Ein dafür
einsetzbares Schätzverfahren ist beispielsweise in der
DE 10 2006 037 389 A1 beschrieben.
Insbesondere kann der zweite Vorwärtsgetriebegang eines
manuellen Schaltgetriebes bei Überschreiten der Grenztemperaturkenngröße, welche
beispielsweise zwischen 170 und 250°C liegen kann, gesperrt
werden. Damit kann ein Anfahren im zweiten Vorwärtsgetriebegang,
was die Kupplung thermisch stark belastet, vermieden werden. Sobald das
Fahrzeug fährt, wird die Sperrung des zweiten Vorwärtsgetriebegangs
aufgehoben. Damit kann eine Schädigung der Kupplung durch Überhitzung vermieden
werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Sperr- und/oder Schaltkulisse zumindest
ein weiteres Sperrkulissenelement aufweist, das einem Rückwärtsgetriebegang
und/oder einem weiteren Vorwärtsgetriebegang zugeordnet
ist. Dadurch kann zusätzlich ein ungewolltes Schalten weiterer
Getriebegänge, wie insbesondere des Rückwärtsgetriebegangs,
vermieden werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die zumindest zwei Sperrkulissenelemente
zur Sperrung der zumindest zwei Getriebegänge unterschiedliche
Axialprofile auf. Dadurch kann die Sperrung mehrerer Getriebegänge
besonders einfach und insbesondere ohne zusätzliche bauraumeinnehmende Bauteile
realisiert werden.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, wenn die Getriebegangsperrvorrichtung eine Getriebegangschaltwelle
umfasst, auf der die Sperr- und/oder Schaltkulisse angeordnet ist,
und einen mittels des Aktuators betätigbaren Sperrstift,
der dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Getriebegangsperrmodus
eine Drehbewegung und/oder ein axiales Verschieben der Getriebegangschaltwelle
mittels der Sperr- und/oder Schaltkulisse zu verhindern. Dadurch
kann die Getriebegangschaltwelle gegen eine Bewegung gesperrt werden
und es kann eine besonders einfache Getriebegangsperrvorrichtung,
die ein Einlegen des Getriebegangs verhindert, realisiert werden.
Durch verschiedene Getriebegangsperrmodi kann das Sperren von Getriebegängen
in Abhängigkeit einer Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden.
Unter „Getriebegangsperrmodus” soll insbesondere
ein Vorwärtsgetriebegangsperrmodus als auch ein Rückwärtsgetriebegangsperrmodus
verstanden werden. Weiter soll unter „Getriebegangsperrmodus” ein
in der Steuer- und/oder Regeleinheit hinterlegter Betrieb des Aktuators
verstanden werden. Vorteilhafterweise wird der Getriebegangsperrmodus
in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit von der
Steuer- und/oder Regeleinheit gewählt.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn die Sperr- und/oder Schaltkulisse zumindest
ein Schaltkulissenelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, einen Schalter
zum Aktivieren eines Rückfahrscheinwerfers zu betätigen.
Dadurch kann einem Fahrer und/oder einer Umgebung die Schaltung
eines Getriebegangs signalisiert werden.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten
und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei
zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Getriebegangsperrvorrichtung,
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2 einen
Ausschnitt aus der Getriebegangsperrvorrichtung in einer weiteren
Schnittansicht in einem Vorwärtsgetriebegangsperrmodus
und
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3 einen
Ausschnitt aus der Getriebegangsperrvorrichtung in einer weiteren
Schnittansicht in dem Vorwärtsgetriebegangsperrmodus bei eingelegtem
Rückwärtsgang und aktiviertem Rückfahrscheinwerfer.
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1 zeigt
einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
Getriebegangsperrvorrichtung. Die Getriebegangsperrvorrichtung umfasst
einen Aktuator 11, der dazu vorgesehen ist, die Getriebegangsperrvorrichtung
zu sperren bzw. zu entsperren. Die Getriebegangsperrvorrichtung
sperrt in einem Kraftfahrzeugschaltgetriebe wahlweise einen Vorwärts getriebegang,
der als ein dritter Getriebegang ausgebildet ist, oder einen Rückwärtsgetriebegang.
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Die
Getriebegangsperrvorrichtung umfasst eine Getriebegangschaltwelle 17,
die über ein nicht näher dargestelltes Schaltmodul
in ein Schaltgetriebegehäuse 22 eingeführt
ist. Der Aktuator 11 ist in eine Bohrung eingeschraubt,
die in das Schaltgetriebegehäuse 22 eingebracht
ist. Die Getriebegangsperrvorrichtung ist im Bereich des Schaltmoduls
am Schaltgetriebe 23 angeordnet. Die Getriebegangschaltwelle 17 ist
mit einem Gangwahlhebel oder Schaltknauf gekoppelt mittels dem ein
Fahrerwunsch gebildet werden kann. Durch eine axiale Verschiebung 20 der
Getriebegangschaltwelle 17 wird eine Schaltgasse, die zumindest
einem Getriebegang zugeordnet ist, ausgewählt und anschließend
durch eine Drehbewegung 19 der Getriebegangschaltwelle 17 der
entsprechende Getriebegang geschaltet.
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Zum
Sperren des Vorwärtsgetriebegangs und des Rückwärtsgetriebegangs
sowie zum Aktivieren eines Rückfahrscheinwerfers weist
die Getriebegangschaltwelle eine Sperr- und Schaltkulisse 10 auf.
Die Sperr- und Schaltkulisse 10 umfasst zwei Sperrkulissenelemente 12, 13 die
sich in einem definierten axialen Bereich in radialer Richtung über
die Getriebegangschaltwelle 17 erheben. Das erste Sperrkulissenelement 12 ist
dem Vorwärtsgetriebegang zugeordnet und sperrt einen Schaltvorgang
in den Vorwärtsgetriebegang. Das zweite Sperrkulissenelement 13 ist
dem Rückwärtsgetriebegang zugeordnet. Es sperrt
einen Schaltvorgang in den Rückwärtsgetriebegang.
Um einen Schalter 24 zum Aktivieren eines Rückfahrscheinwerfers
zu betätigen, ist auf der Getriebegangschaltwelle 17 zusätzlich
ein Schaltkulissenelement 21 angeordnet.
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Das
erste Sperrkulissenelement 12 und das zweite Sperrkulissenelement 13 sind
in axialer Richtung und in Umfangsrichtung versetzt auf der Getriebegangschaltwelle 17 angeordnet.
Weiter weisen die zwei Sperrkulissenelemente 12, 13 zwei
unterschiedliche Axialprofile 15, 16 auf. Das
erste Sperrkulissenelement 12 ist quaderförmig
ausgebildet und direkt auf der Getriebegangschaltwelle 17 angeordnet.
Ein Anschlag 25 des Sperrelements 12 ist somit
in einer radialen Ebene direkt oberhalb der Getriebegangschaltwelle 17 angeordnet.
Das zweite Sperrkulissenelement 13 weist eine umgedrehte
L-Form auf, wodurch ein Teil des Sperrkulissenelements 13 und die
Getriebegangschaltwelle 17 in radialer Richtung beabstandet
zueinander angeordnet sind. Ein Anschlag 26 des zweiten
Sperrkulissenelements 13 ist daher in einer radialen Ebene
oberhalb der Getriebegangschaltwelle 17 beabstandet zu
der Getriebegangschaltwelle 17 angeordnet.
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Das
Schaltkulissenelement 21 ist dem zweiten Sperrkulissenelement 13 zugeordnet,
d. h. ebenfalls für den Rückwärtsgetriebegang
vorgesehen. Das Schaltkulissenelement 21 ist ebenfalls
als eine Erhebung über der Getriebegangschaltwelle 17 ausgebildet.
Eine Seite des Schaltkulissenelements 21 ist abgeschrägt
ausgeführt. Das zweite Sperrkulissenelement 13 und
das Schaltkulissenelement 21 sind axial in einer gleichen
Ebene angeordnet. In Umfangsrichtung sind das zweite Sperrkulissenelement 13 und
das Schaltkulissenelement 21 zueinander versetzt nebeneinander
auf der Getriebegangschaltwelle 17 angeordnet. Die L-Form
des zweiten Sperrkulissenelements 13 ist in Richtung des
Schaltkulissenelements 21 orientiert.
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Um
eine Sperrwirkung zu erzeugen weist der elektromagnetisch ausgebildete
Aktuator 11 einen T-förmig aufgebauten Sperrstift 18 auf,
der in einer Grundstellung mittels einer Federeinheit 27 ausgefahren
ist. Der T-förmig ausgebildete Teil des Sperrstifts 18 ist
dabei für einen Eingriff in die Sperr- und Schaltkulisse 10 vorgesehen.
Weiter umfasst der Aktuator 11 einen Elektromagneten, mittels
dem der Sperrstift 18 aus der Grundstellung herausbewegt werden
kann.
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Zum
Sperren bzw. entsperren der Getriebegangsperrvorrichtung weist der
Aktuator 11 zwei Sperrstellungen 28, 29 auf.
Die Grundstellung entspricht der Sperrstellung 28. Bei
einem unbestromten Elektromagneten befindet sich der Aktuator 11 in
einer ersten Sperrstellung 28, die dadurch charakterisiert
ist, dass der Sperrstift 18 sich in seiner untersten Stellung
befindet. In der untersten Stellung ist der Sperrstift 18 am
weitesten ausgefahren. Ist der Elektromagnet bestromt, wirkt auf
den Sperrstift 18 eine Kraft, die der Kraft der Federeinheit 27 entgegenwirkt und
den Sperrstift 18 aus der Grundstellung in eine mittlere
Stellung zieht, in der der Sperrstift 18 teilweise eingefahren
ist. Die mittlere Stellung entspricht der zweiten Sperrstellung 29.
In einem Vorwärtsgetriebegangsperrmodus ist der Elektromagnet
unbestromt. In einem Rückwärtsgetriebegangsperrmodus
ist der Elektromagnet bestromt.
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Zur
Aktivierung des Rückfahrscheinwerfers ist der Aktuator 11 teilweise
einstückig mit einem Schalter 24 ausgeführt,
der bei geschaltetem Rückwärtsgetriebegang mittels
des Schaltkulissenelements 21 betätigt wird. Bei
einem unbestromten Elektromagneten wird der Sperrstifts 18 durch
die radiale Erhöhung des Schaltkulissenelements 21 der
Aktuator 11 in eine Schaltstellung 30 geschaltet.
In der Schaltstellung 30 befindet sich der Sperrstift 18 in
einer obersten Stellung. In der Schaltstellung 30 verbindet
der Sperrstift 18 zwei Schaltkontakte 31, 32 des
Schalters 24 elektrisch miteinander bzw. schließt einen
Druckschalter 33, wodurch der Rückfahrscheinwerfer
aktiviert wird. Grundsätzlich kann die Ak tivierung des
Rückfahrscheinwerfers auch über Hall-Sensoren
erfolgen. Die Hall-Sensoren signalisieren der Steuer- und Regeleinheit 14 die
oberste Stellung des Sperrstifts 18. Die Steuer- und Regeleinheit 14 aktiviert
den Rückfahrscheinwerfer.
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Zur
Steuerung des Aktuators 11 umfasst die Getriebegangsperrvorrichtung
eine Steuer- und Regeleinheit 14. Die Steuer- und Regeleinheit 14 wertet dabei
eine Geschwindigkeitskenngröße aus und stellt
in Abhängigkeit von der Geschwindigkeitskenngröße
und einem Fahrerwunsch den Aktuator 11 der Getriebegangsperrvorrichtung
ein. In dem mittels der Steuer- und Regeleinheit 14 einstellbaren
Vorwärtsgetriebegangsperrmodus ist der als dritter Vorwärtsgetriebegang
ausgelegte Vorwärtsgetriebegang gesperrt. Die Steuer- und
Regeleinheit 14 schaltet den Vorwärtsgetriebegangsperrmodus,
wenn eine Geschwindigkeitskenngröße größer
ist als eine definierte Grenzgeschwindigkeitskenngröße.
In dem Rückwärtsgetriebegangsperrmodus ist der
Rückwärtsgetriebegang gesperrt. Der Rückwärtsgetriebegangsperrmodus
wird geschaltet, wenn die Geschwindigkeitskenngröße
kleiner ist als die definierte Grenzgeschwindigkeitskenngröße.
Ein Wert der Grenzgeschwindigkeitskenngröße kann
dabei beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von 10 km/h liegen.
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In
dem Vorwärtsgetriebegangsperrmodus wird der Sperrstift 18 durch
die Federeinheit 27 in die erste Sperrstellung 28,
die zugleich die Grundstellung ist, bewegt bzw. gedrückt.
In der ersten Sperrstellung 28 ist der Sperrstift 18 in
der radialen Ebene direkt oberhalb der Getriebegangschaltwelle 17 angeordnet.
Bei einer Drehbewegung 19 der Getriebegangschaltwelle 17,
die zur Auswahl des dritten Vorwärtsgetriebegangs führt,
läuft dadurch der Anschlag 25 des ersten Sperrkulissenelements 12 gegen
den Sperrstift 18. Somit ist die Drehbewegung 19 der
Getriebegangschaltwelle 17 und damit ein Schalten des dritten
Vorwärtsgetriebegangs blockiert. Gleichzeitig ist ein Schalten
des Rückwärtsgetriebegangs in dem Vorwärtsgetriebegangsperrmodus
durch die T-förmige Ausbildung des Sperrstifts 18 und
die L-förmige Ausbildung des zweiten Sperrkulissenelements 13 möglich.
Bei Schalten des Rückwärtsgetriebegangs greift
bei axialer Verschiebung 20 der Getriebegangschaltwelle 17 und
damit bei der Wahl der Schaltgasse, die dem Rückwärtsgang
zugeordnet ist, die T-Form des Sperrstifts 18 in die L-Form
des zweiten Sperrkulissenelements 13 ein. Bei anschließender Drehbewegung 19 der
Getriebegangschaltwelle 17 in die entsprechende Richtung
wird dann der Rückwärtsgetriebegang geschaltet.
Dabei wird der Sperrstift 18 über die radiale
Erhöhung des Schaltkulissenelements 21 gedrückt
und der Aktuator 11 in die Schaltstellung 30 geschaltet.
In der ersten Sperrstellung 28 des Aktuators 11 sind
alle Schaltgassen wählbar.
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In
dem Rückwärtsgetriebegangsperrmodus, wird der
Sperrstift 18 durch den steuerbaren Aktuator 11 in
die mittlere Stellung zurückgezogen und damit in die zweite
Sperrstellung 29 geschaltet. Bei axialer Verschiebung 20 der
Getriebegangschaltwelle 17, die zur Wahl der dem Rückwärtsgetriebegang
zugeordneten Schaltgasse führt, läuft der Anschlag 26 des
L-förmig ausgebildeten zweiten Sperrkulissenelements 13 gegen
den in der mittleren Stellung befindlichen Sperrstift 18.
Dadurch ist die Wahl der Schaltgasse und somit des Rückwärtsgetriebegangs blockiert.
Ein Schalten des Vorwärtsgetriebegangs ist in dem Rückwärtsgetriebegangsperrmodus
entsperrt. Der in der mittleren Stellung befindliche Sperrstift 18 liegt über
dem Anschlag 25 des ersten Sperrkulissenelements 12 und
damit ist eine Drehbewegung 19 der Getriebegangschaltwelle 17,
die zur Auswahl des Vorwärtsgetriebegangs führt,
möglich. Die Sperrung des Vorwärtsgetriebegangs
und des Rückwärtsgetriebegangs wird durch die
radial versetzte Sperrwirkung mittels der Anschläge 25, 26 des ersten
Sperrkulissenelements 12 und des zweiten Sperrkulissenelements 13 realisiert.
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Statt
des dritten Vorwärtsgetriebegangs kann auch der zweite
Vorwärtsgetriebegang gesperrt werden, wenn eine die Temperatureiner
nicht dargestellten Kupplung kennzeichnende Temperaturkenngröße
größer als eine Grenztemperaturkenngröße und
die Geschwindigkeit des Fahrzeugs kleiner als eine Grenzgeschwindigkeit
ist. Die Steuer- und Regeleinheit 14 bestimmt die Temperaturkenngroße mittels
eines modellbasierten Schätzverfahrens.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007038081
A1 [0002]
- - DE 102006037389 A1 [0007]