DE10229302A1

DE10229302A1 - Schalteinrichtung

Info

Publication number: DE10229302A1
Application number: DE2002129302
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Drabek
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-06-29
Filing date: 2002-06-29
Publication date: 2004-01-15

Abstract

Eine Schalteinrichtung für ein mehrgängiges Zahnräder-Wechselgetriebe eines Kraftfahrzeuges weist eine zentrale Wähl- bzw. Schaltwelle (4) auf, die in einem Getriebegehäuse (2) verdrehbar und axial verschiebbar angeordnet ist, wobei durch deren Verdrehung jeweils eine in einer Schaltgasse zu betätigende Schaltkupplung anwählbar ist und durch deren anschließende axiale Verschiebung Gangstufen schaltbar sind. An der Wähl- bzw. Schaltwelle (4) ist ein Übertragungselement (6, 26) vorgesehen, das die Drehbewegung der Wähl- bzw. Schaltwelle (4) in eine Längsbewegung eines Bolzens (10) überträgt, der im Getriebegehäuse (2) verschiebbar angeordnet ist und der eine Wählkraftverläufe nachbildende Kontur (12) aufweist, auf die ein im Getriebegehäuse (2) befestigtes Rastelement (16, 18, 30, 32) einwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei Schalteinrichtungen in Handschaltgetrieben mit zentraler Schaltwelle kommen zur Erzeugung von Wähl- und Schaltkräften verschiedene Bauteile im Getriebe zum Einsatz. Die Bauteile dienen insbesondere dazu, den Fahrzeugführer bei der Führung des Schalthebels in den Schaltgassen entsprechend dem Schaltbild zu unterstützen und gleichzeitig durch die Unterstützung eine Beschädigung von Bauteilen im Getriebe zu vermeiden. Der Fahrzeugführer soll ein Gefühl dafür bekommen, in welcher Schaltgasse er sich mit seinem Schalthebel gerade befindet. Besondere Berücksichtigung soll dabei der Übergang in diejenigen Schaltgassen finden, in denen besonders kleine Übersetzungen geschaltet werden oder in denen die Übersetzung für den Rückwärtsgang geschaltet wird. Würde ein zu kleines Übersetzungsverhältnis oder der Rückwärtsgang geschaltet, ohne dass die Fahrzeugbedingungen dies zulassen, insbesondere aufgrund einer zu hohen Geschwindigkeit bei der eingeleiteten Fahrtrichtungsumkehr ohne Stillstand des Fahrzeugs, so würde die Schalteinrichtung und besonders die Synchronisierungen Schaden nehmen.

Aus der EP 0 479 876 B1 ist eine als Hebel ausgebildeten Wählschwinge, in deren Nabe die Wähl- bzw. Schaltwelle über in axial verlaufenden Führungsnuten der Nabe eingreifende Wälzkörper drehfest und axial verschiebbar ausgeführt ist, ist gegen die Kraft wenigstens eines gehäusefesten Federelements aus ihrer Neutral- in eine Wählstellung verschwenkbar. Die Lagerung der als Hebel ausgebildeten Wählschwinge auf der Wähl- bzw. Schaltwelle ist sehr aufwendig ausgebildet. In der Wähl- bzw. Schaltwelle müssen Durchmesserreduzierungen vorgenommen werden, um die Wälzkörper aufzunehmen, was zu einer Beeinträchtigung der Stabilität führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung aufzuzeigen, die die Nachteile des Standes der Technik beseitigt und eine einfache Wählkraftrastierung gewährleistet.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Schalteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Eine Schalteinrichtung für ein mehrgängiges Zahnräder-Wechselgetriebe eines Kraftfahrzeuges mit einer zentralen Wähl- bzw. Schaltwelle ist in einem Getriebegehäuse vierdrehbar und axial verschiebbar angeordnet. Durch die Verdrehung der Wähl- bzw. Schaltwelle ist jeweils eine in einer Schaltgasse zu betätigende Schaltkupplung anwählbar, und durch die anschließende axiale Verschiebung der Wähl- bzw. Schaltwelle sind Gangstufen schaltbar. An der Wähl- bzw. Schaltwelle oder einer von der Wähl- bzw. Schaltwelle angesteuerten Hilfswelle ist ein Übertragungselement vorgesehen, das die Drehbewegung der Wähl- bzw. Schaltwelle in eine Längsbewegung eines Bolzens überträgt. Der Bolzen ist im Getriebegehäuse verschiebbar angeordnet und weist eine Kontur auf, die den Verlauf der Wählkraft für zwischen verschiedenen Schaltgassen nachbildet, und die auf ein im Getriebegehäuse befestigtes Rastenelement einwirkt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Übertragungselement an der Wähl- bzw. Schaltwelle oder einer von der Wähl- bzw. Schaltwelle angesteuerten Hilfswelle ein Zahnrad oder Zahnradsegment, das in ein Zahnstangensegment eingreift, welches von dem Bolzen umfasst ist. Die Koppelung der zentralen Wähl- bzw. Schaltwelle kann auch durch eine andere Kinematik erreicht werden, beispielsweise einen an der Wähl- bzw. Schaltwelle angeordneten Steuerstift, der in den Bolzen eingreift. Das Rastenelement umfasst vorzugsweise eine elastische Vorrichtung, durch deren Spannung das Rastenelement auf die Kontur wirkt. Ein solche elastische Vorrichtung kann eine Spiralfeder oder eine Federzunge sein, die beide fest im Gehäuse angeordnet sind. In einer Ausgestaltung der Schalteinrichtung weist die Kontur Vertiefungen auf, in die das Rastenelement in der Position einer Schaltgasse eingreift. Wenn also der Handschalthebel vom Fahrer betätigt unter Verdrehen der Wähl- bzw. Schaltwelle eine Position in der Wählgasse erreicht hat, in der eine Schaltgasse erreicht ist, also eine oder zwei Schaltstufen aus der Neutrallage heraus eingelegt werden können, so rastet das Rastenelement in diese Vertiefung ein und verhindert zunächst ein weiteres Verdrehen der Wähl- bzw. Schaltwelle. Bei einer Ausführungsform umfasst das Rastenelement einen Bolzen, der auf der mit der Kontur versehenen Oberfläche gleitet und geeignet ist, in diese Vertiefungen einzugreifen. Die Abmessungen von diesem Bolzen und die Vertiefungen sind aufeinander abgestimmt, so dass sowohl ein sicheres Halten in der Vertiefung als auch ein bedarfsweise leichtes Fortsetzen einer Wählbewegung ermöglicht wird. Das Gleiche gilt sinngemäß für eine andere Ausführungsform, bei der das Rastenelement eine Kugel umfasst, die auf der mit der Kontur versehenen Oberfläche abrollt und geeignet ist, in die Vertiefungen einzugreifen. Die Vertiefungen der Kontur können in Ausführungsvarianten unterschiedlich ausgebildet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Steigung der Oberfläche der Kontur zwischen einzelnen Vertiefungen unterschiedliche Werte auf. Die Kontur hat damit unterschiedliche Steigungen zwischen den Vertiefungen, wodurch unterschiedliche Wählkräfte beim überstreichen dieser Konturteile aufzuwenden sind.

Die vorgeschlagene Schalteinrichtung bietet eine Wählkraftrastierung mit einem geringen Platzbedarf. Die Wählkraft verläuft gleichmäßig durch den ständigen Eingriff von dem Rastenelement auf die Kontur. Bei gleichzeitigem Wählen und Schalten lässt sich in der vorgeschlagenen Schalteinrichtung die Reibung äußerst gering halten. Die Übersetzung zwischen der Wähl- und Schaltwelle und dem Bolzen lässt sich durch übertragenden Verzahnung oder einer sonstigen Kinematik leicht einstellen.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

1 die Schalteinrichtung mit Zahnradsegment und einem ersten Rastenelement;

2 die Schalteinrichtung mit Steuerstift und einem zweiten Rastenelement;

3 eine vergrößerte Darstellung der Kontur des Bolzens und

4 die Schalteinrichtung mit einer Hilfswelle.

Die 1 zeigt in einem Getriebegehäuse 2 eine zentrale Wähl- bzw. Schaltwelle 4, an der an einem beliebigen Ort ein Zahnradsegment 6 befestigt ist. Das Zahnradsegment 6 greift in ein Zahnstangensegment 8 ein, das an einem senkrecht zur zentralen Wähl- bzw. Schaltwelle 4 angeordneten Bolzen 10 ausgebildet ist. Der Bolzen 10 ist in dem Getriebegehäuse 2 verschiebbar gleitend gelagert, so dass der Bolzen 10 über das Zahnstangensegment 8 von Zahnradsegment 6 beim verdrehen der Wähl- bzw. Schaltwelle 4 in der Zeichnungsebene entweder nach links oder rechts verschoben wird. Beim axialen Verschieben der Wähl- bzw. Schaltwelle 4 während des Schaltvorganges verschiebt sich das Zahnradsegment 6 in der Verzahnung des Zahnstangensegments 8. Beide Segmente 6 und 8 bleiben vorzugsweise im Zahneingriff. Der Bolzen 10 weist an seiner Oberfläche eine Kontur 12 auf, in der eine der Anzahl der Schaltgassen des Getriebes entsprechende Anzahl von Vertiefungen 14, 20, 22, 24 eingebracht ist. In die Vertiefungen 14, 20, 22, 24 kann eine durch eine Spiralfeder gegen das Getriebegehäuse 2 angefederte Kugel 16 eines Rastenelementes eingreifen. Bei einem Verschieben des Bolzens 10 wird die Kugel 16 gegen die Spiralfeder 18 hier aus der Vertiefung 20 herausgedrückt und kann auf der Kontur 12 entlang gleiten bzw. rollen, um dann bei Erreichen der nächsten Vertiefung 14 oder 22 in diese Vertiefung 14 oder 22 einzugreifen.
In der 3 ist eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der Kontur 12 aus 1 gezeigt. Hier ist deutlich zu erkennen, wie die Steigungswerte der Kontur 12 zwischen den einzelnen Vertiefungen unterschiedlich ausgebildet sind. Während die Steigung der Kontur 12 zwischen der Vertiefung 20 und den Vertiefungen 14 bzw. 22 noch im wesentlichen gleich ist, nimmt die Steigung von der Vertie fung 22 zur Vertiefung 24 hin zu. Das zeigt sich darin, dass die Winkel a und ß noch nahezu gleich sind, während der Winkel y deutlich größer ausfällt. Die Vertiefung 20 der Kontur 12 entspricht der Neutralstellung eines hier nicht gezeigten und mit der Wähl- bzw. Schaltwelle 4 verbundenen Schalthebels. Aus dieser Neutralstellung heraus muss der Fahrzeugführer beim Wählen eine Wählkraft entsprechend der Kontur 12 zum Verlassen der Vertiefungen 14, 20, 22, 24 und zur Überwindung der Steigungen aufbringen.
Die 2 zeigt eine veränderte Darstellung der Schalteinrichtung nach 1. Hier wird der Bolzen 10 von einem Steuerstift 26 betätigt, der mit der Wähl- bzw. Schaltwelle 4 verbunden ist und der in eine Aussparung 28 im Bolzen 10 eingreift. In die Vertiefungen 14, 20, 22 und 24 greift hier ein weiterer Bolzen 30 ein, der von einer Blattfeder 32 gegen das Getriebegehäuse 2 abgestützt wird. Die weiteren Elements entsprechen der 1 bzw. 3.
Die 4 zeigt eine Anordnung der Schalteinrichtung nach 1 mit einer Hilfswelle 34, die ein Zahnrad 36 drehfest trägt. Die Verzahnung am Zahnrad 36 greift in die Verzahnung am Zahnstangensegment 8 ein und betätigt den Bolzen 10 in der zu der 2 beschriebenen Weise. Die Hilfswelle 34 wird von der Wähl- bzw. Schaltwelle 4 angesteuert. Dazu ist auf der Wähl- bzw. Schaltwelle 4 ein Zahnradsegment 6 drehfest befestigt, dessen Verzahnung mit der Verzahnung am Zahnrad 36 kämmt. Alle weiteren Elemente und die Funktionsweise entspricht dem zu 1 Gesagten.

2: Getriebegehäuse
4: Wähl- bzw. Schaltwelle
6: Zahnradsegment
8: Zahnstangensegment
10: Bolzen
12: Kontur
14: Vertiefung
16: Kugel
18: Spiralfeder
20: Vertiefung
22: Vertiefung
24: Vertiefung
26: Steuerstift
28: Aussparung
30: Bolzen
32: Blattfeder
34: Hilfswelle
36: Zahnrad
α, β, γ: Winkel

Claims

Schalteinrichtung für ein mehrgängiges Zahnräder-Wechselgetriebe eines Kraftfahrzeuges mit einer zentralen Wähl- bzw. Schaltwelle (4), die in einem Getriebegehäuse (2) verdrehbar und axial verschiebbar angeordnet ist, wobei durch deren Verdrehung jeweils eine in einer Schaltgasse zu betätigende Schaltkupplung anwählbar ist und durch deren anschließende axiale Verschiebung Gangstufen schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass an der Wähl- bzw. Schaltwelle (4) oder einer von der Wähl- bzw. Schaltwelle angesteuerten Hilfswelle (34) ein Übertragungselement (6, 26) vorgesehen ist, das die Drehbewegung der Wähl- bzw. Schaltwelle (4) in eine Längsbewegung eines Bolzens (10) überträgt, der im Getriebegehäuse (2) verschiebbar angeordnet ist und der eine Wählkraftverläufe nachbildende Kontur (12) aufweist, auf die ein im Getriebegehäuse (2) befestigtes Rastenelement (16, 18, 30, 32) einwirkt.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Übertragungselement an der Wähl- bzw. Schaltwelle (4) oder einer von der Wähl- bzw. Schaltwelle angesteuerten Hilfswelle (34) ein Zahnrad (36) oder Zahnradsegment (6) umfasst, das in ein Zahnstangensegment (8) eingreift, welches von dem Bolzen (10) umfasst ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement an der Wähl- bzw. Schaltwelle (4) einen Steuerstift (26) umfasst, der in eine Aussparung (28) eingreift, welche von dem Bolzen (10) umfasst ist.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastenelement (16, 18, 30, 32) eine elastische Vorrichtung (18, 32) umfasst, durch deren Spannung das Rastenelement (16, 18, 30, 32) auf die Kontur (12) wirkt.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (12) Vertiefungen (14, 20, 22, 24) aufweist, in die das Rastenelement (16, 30) in der Position einer Schaltgasse eingreift.
Schalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastenelement (16, 18, 30, 32) einen Bolzen (30) umfasst, der auf der Kontur (12) gleitet und geeignet ist, in die Vertiefungen (14, 20, 22, 24) einzugreifen.
Schalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastenelement (16, 18, 30, 32) eine Kugel (16) umfasst, die auf der Kontur (12) abrollt oder gleitet und geeignet ist, in die Vertiefungen (14, 20, 22, 24) einzugreifen.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (14, 20, 22, 24) der Kontur (12) unterschiedlich ausgebildet sind.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Oberfläche der Kontur (12) zwischen einzelnen Vertiefungen (14, 20, 22, 24) unterschiedliche Werte aufweist.