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Patentanwälte
Wenzel & Kalkoff
Postfach 2448 * 58414 Witten * 02302/914550
Anmeldeunterlagen:
Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen
Anwaltsakte:
Lunke Ventra Automotive GmbH
58455 Witten
06349.0
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(06349.0)
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen, mit
einer zum Vorwählen von Schaltgassen radial verschwenkbaren und zum Einlegen der Gänge axial verschiebbaren Schaltwelle,
einem an der Schaltwelle befestigten Schaltfinger und
einer mit dem Schaltfinger radial mitschwenkenden und axial festgelegten, zur Aufnahme des Schaltfingers eine Aussparung aufweisende Sperrscheibe einer im Gehäuseinneren der Schaltvorrichtung fixierten Sperrvorrichtung, die die nicht vom Schaltfinger ausgewählten Schaltarme von Schaltgabeln für ver-
0 schiedene Gänge während der Einrückbewegung des
ausgewählten Schaltarmes gegen axiale Bewegungen sperrt.
Aus der EP 0 752 549 ist eine Schaltvorrichtung der vorstehenden Art bekannt, bei der die Sperrscheibe einer koaxial zur Schaltwelle angeordneten Sperrvorrichtung in Mitnehmern der nicht vom Schaltfinger ausgewählten Schaltgabeln angeordnet ist und diese gegen axiales Verschieben sichert.
0 Zur Verbesserung der Schaltvorrichtung ist zusätzlich eine Schaltkulisse vorgesehen, die bei Schaltbewegungen als Führung dient. Eine derartige Schaltkulisse erhöht jedoch den Bauaufwand und somit auch die Herstellungskosten der Schaltvorrichtung. Zudem dient diese Schaltkulisse zur verbesser-5 ten Führung axial gerichteter Schaltbewegungen der Schaltwelle. Eine Positionssicherung der Sperrscheibe und des
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Schaltfingers in den jeweiligen Schaltpositionen erfolgt jedoch nicht. Es kommt daher häufig zu Schaltproblemen, die daraus resultieren, daß der Schaltfinger nicht exakt in dem Mitnehmer der ausgewählten Schaltgabel angeordnet ist.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Arretierung der Sperrscheibe und des Schaltfingers in den jeweiligen Schaltpositionen ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Sperrvorrichtung mit mindestens einer Abstützung zur verdrehbaren Aufnahme und axialen Fixierung der Sperrscheibe versehen ist, wobei mindestens eine Abstützung ein Rastelement aufweist, das zum Fixieren der Sperrscheibe in einem ausgewählten Gang mit korrespondierend ausgebildeten Ausnehmungen an der Sperrscheibe in Eingriff bringbar ist. Die Verwendung eines Rastelementes, das in die bereits vorgesehenen Abstützungen integriert ist, so daß auf zusätzliche 0 Bauteile zur Aufnahme des Rastelements verzichtet werden
kann, gewährleistet eine selbsttätige Arretierung der Sperrscheibe und des Schaltfingers in den Winkellagen, in denen ein reibungsloses axiales Verschieben der Schaltwelle und der zugeordneten Mitnehmer vorgenommen werden kann.
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Die grundsätzlich frei wählbare Anordnung der mit dem Rastelement in Eingriff bringbaren Ausnehmungen ergibt sich dabei aus der Anordnung der Mitnehmer an der Sperrscheibe und kann den jeweiligen konstruktiven Bedingungen entspre-0 chend ausgeführt werden. Hieraus resultiert eine universelle Einsetzbarkeit der Sperrscheibe, die je nach Anordnung der Ausnehmungen in einer Vielzahl unterschiedlicher Getriebe verwendet werden kann. Über die Wahl des Rastelements sowie über die Ausprägung der Vertiefung kann zudem in einfacher Weise die Kraft bestimmt werden, die zum Wechseln der
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aufgebracht werden muß.
Die Rastierung der Sperrscheibe in den gewünschten Schaltpositionen verhindert zudem wirksam Verschleiß an der Schaltvorrichtung, so daß über eine daraus resultierende verlängerte Lebensdauer des Getriebes eine fehlerfrei funktionierende Schaltvorrichtung gewährleistet werden kann.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zum Fixieren der Sperrscheibe in einer Montagestellung mindestens eine weitere Ausnehmung an der Sperrscheibe vorgesehen, die mit dem Rastelement in Eingriff bringbar ist. Um bei der Montage des Getriebes, bei der die Schaltwelle in die Sperrscheibe eingeführt wird, Komplikationen durch eine nicht exakt positionierte Sperrscheibe zu verhindern, kann diese in der Montagestellung ebenfalls durch das Rastelement arretiert werden. Hierdurch ist es möglich, die Montagezeiten erheblich zu reduzieren sowie Beschädigungen beim Zusammenbau auszuschließen. Zudem kann auch eine Demontage, 0 z.B. im Falle einer notwendigen Reparatur, zügiger durchgeführt werden, da das aufwendige Auffinden der Montagebzw. Demontageposition entfällt.
Grundsätzlich können die Abstützungen zur verdrehbaren Aufnähme und axialen Fixierung der Sperrscheibe beliebig ausgeführt sein. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Abstützung zum Aufnehmen der Sperrscheibe jedoch eine im wesentlichen U-förmige Aufnahmeöffnung auf, die den Sperrscheibenrand umgreift. Die derart ausgestalteten Abstützungen gewährleisten auf einfache Weise die axiale Fixierung der Sperrscheibe. Durch entsprechende Ausbildung der U-förmigen Öffnung und/oder die Wahl geeigneter Materialien können zudem Reibungsverluste beim Verdrehen der Sperrscheibe zwischen dem Sperrscheibenrand und der U-förmigen Aufnahmeöffnung und somit die zum Schalten benötigte Kraft
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werden.
Zur Arretierung der Sperrscheibe in der gewünschten Winkellage können beliebige Rastelemente verwendet werden, die mit entsprechend ausgebildeten Ausnehmungen an der Sperrscheibe in Eingriff bringbar sind. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Rastelement jedoch als Kugelrastelement ausgebildet und in einer entsprechenden Öffnung in der Abstützung derart angeordnet, daß es mit den als kalottenförmigen Vertiefungen ausgebildeten Ausnehmungen an der in der U-förmigen Aufnahmeöffnungen angeordneten Sperrscheibe in Eingriff kommt. Die Verwendung eines Kugelrastelements gewährleistet auch bei gegebenenfalls vorhandenen Lagetoleranzen das fehlerfreie Zusammenwirken zwischen dem Rastelement und den einfach herzustellenden Vertiefungen. Zudem kann auf eine Ausrichtung des Rastelements in der Öffnung der Abstützung sowie auf eine Ausrichtung der Ausnehmungen an der Sperrscheibe, wie es beispielsweise bei der Verwendung von Walzenrastelementen mit entsprechenden Vertiefungen der Fall ist, verzichtet werden, wodurch die Herstellungszeit und Herstellungskosten weiter reduziert werden können.
Durch die Ausbildung einer Öffnung in der Abstützung zur Aufnahme des Rastelements, können handelsübliche Rastelemente verwendet werden, so daß die Herstellungskosten gegenüber der möglichen Verwendung von mit der Abstützung einteilig ausgebildeten Rastelementen in ergänzender Weise reduziert werden können.
0 Grundsätzlich kann die Sperrvorrichtung mit einer einzigen Abstützung zur verdrehbaren Aufnahme und axialen Fixierung der Sperrscheibe ausgebildet sein. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Sperrvorrichtung zum Aufnehmen der Sperrscheibe jedoch zwei U-förmige Vorzugsweise diametral angeordnete Abstützungen auf, wobei minde-
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eine Abstützung mit einem Rastelement versehen ist.
Eine derartige Ausgestaltung der Erfindung verbessert die Führung und axiale Fixierung der Sperrscheibe. Zudem wird einem möglichen Verkanten der Sperrscheibe bei unsachgemäßer Bedienung wirksam vorgebeugt.
Vor dem Einrücken eines Rückwärtsganges ist es erforderlich, eine ausgekuppelte Nebenwelle im wesentlichen vollständig abzubremsen. Grundsätzlich können hierfür eine Vielzahl verschiedener Vorrichtungen verwendet werden, die ein reibungsloses Einrücken eines Rückwärtsganges gewährleisten. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch die Sperrscheibe derart ausgebildet, daß zum Abbremsen einer ausgekuppelten Nebenwelle beim Einrücken eines Rückwärtsganges eine Synchroneinrichtung eines Vorwärtsganges betätigt wird. Durch die Verwendung einer derart ausgebildeten Sperrscheibe kann auf zusätzliche Vorrichtungen innerhalb des Getriebes, die den Bauaufwand erhöhen und eine kompakte Getriebebauweise verhindern, verzichtet werden. Das Betätigen der Synchroneinrichtung eines Vorwärtsganges und das damit verbundene Abbremsen der Nebenwelle erfolgt dabei automatisch vor dem Einlegen des Rückwärtsganges, ohne daß zusätzliche Bedienelemente betätigt werden müssen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Sperrscheibe auf ihrer Unter- oder Oberseite einen Nocken auf, der zum Betätigen einer Synchroneinrichtung beim Einrücken des Rück-0 wärtsganges mit einem Mitnehmer eines einem Vorwärtsgang zugeordneten Schaltarms in Eingriff kommt. Der Nocken kann dabei auf beliebige Weise an der Unter- oder Oberseite der Sperrscheibe ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist eine entsprechende partielle Deformation der Sperrscheibe, so daß auf andernfalls mit der Sperrscheibe zu verbindende,
Nocken bildende Elemente verzichtet werden kann.
Über die Höhe des Nockens kann dabei bestimmt werden wie weit der mit dem Nocken in Eingriff bringbare Mitnehmer eines frei zu wählenden Vorwärtsganges in definierter Weise derart verschoben wird, daß die Nebenwelle über die bestehende Synchroneinrichtung des Vorwärtsganges abgebremst wird.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Sperrscheibe auf ihrer dem Nocken gegenüberliegenden Seite in gleicher Winkellage eine im wesentlichen parallel zum Nocken ausgebildete Ausnehmung auf. Eine derartige Ausgestaltung der Erfindung dient zur Aufnahme der Seite eines Mitnehmers, die der mit dem Nocken in Eingriff befindlichen Seite gegenüberliegt und gewährleistet somit ein reibungsloses Verschieben des Mitnehmers durch den Nocken. Insbesondere im Falle einer nur mit geringem Spiel in den Mitnehmern angeordneten Sperrscheibe kann somit wirksam vermieden wer-0 den, daß während des Zusammenwirkens von Nocken und Mitnehmer die Seite des Mitnehmers, die der mit dem Nocken in Eingriff befindlichen Seite gegenüberliegt, gegen die Sperrscheibe drückt und diese blockiert. Auf die Einhaltung von Mindestabständen zwischen den Mitnehmern und der Sperrschei-5 be kann somit verzichtet werden, wodurch der Montageaufwand sowie die Herstellungskosten weiter reduziert werden können.
Die Herstellung der Sperrscheibe kann grundsätzlich auf beliebige Weise erfolgen. So kann diese beispielsweise als Gußteil ausgebildet sein. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Sperrscheibe jedoch aus zwei Scheiben gebildet. Die Verwendung von zwei Scheiben zur Bildung der Sperrscheibe ermöglicht eine kostengünstigere Herstellung. So kann durch presstechnische Verformung der 5 zwei Scheiben die gewünschte Sperrscheibendicke mit einem
geringeren Materialaufwand hergestellt werden. Zudem können der Nocken sowie die zum Nocken parallel ausgebildete Ausnehmung ebenfalls in einfacher Weise presstechnisch hergestellt werden, wobei auch kostengünstig eine unterschiedliehe Formgebung der Nocken und der Ausnehmung möglich ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Nocken einseitig und/oder beidseitig angeordnete Ein- bzw. Auslaufschrägen auf. Die Ein- bzw. Auslauf schrägen erlauben ein ruckfreies Einlegen bzw. Herausnehmen des Rückwärtsganges. Über die Ausgestaltung der Schrägen kann zudem bestimmt werden, wie schnell und wie lange die Synchroneinrichtung eines Vorwärtsganges betätigt wird.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf eine Schaltvorrichtung und eine zugeordnete Sperrvorrichtung;
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Fig. 2 eine Draufsicht auf die Schaltvorrichtung und Sperrvorrichtung von Figur 1;
Fig. 3 eine Untersicht auf die Schaltvorrichtung und Sperr-5 vorrichtung von Figur 1;
Fig. 4 eine Seitenansicht auf die Schaltvorrichtung und Sperrvorrichtung von Figur 1;
0 Fig. 5 mechanische Getriebekomponenten im Zusammenwirken mit der Schaltvorrichtung und Sperrvorrichtung von Figur 1;
5 Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Sperrscheibe der
Sperrvorrichtung von Figur 1;
Fig. 7 a
- 7c eine Darstellung der Sperrscheibe von Figur 1 im Zusammenwirken mit einem Mitnehmer eines Vorwärts ganges in drei verschiedenen Positionen.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer Schaltvorrichtung mit einer Schaltwelle 11 und einem daran senkrecht angeordneten Schaltfinger 12 im Zusammenwirken mit einer eine Sperrscheibe 3 aufweisenden Sperrvorrichtung 1.
Die grundsätzlich beliebig ausgebildete Sperrscheibe 3 weist zwei einzelne Scheiben 3a, 3b auf, die die Ober- bzw. Unterseite der Sperrscheibe 3 bilden. Die Scheiben 3a, 3b werden vorzugsweise durch Laserschweißen verbunden. Eine Aussparung 14 erstreckt sich ausgehend von einer zentrischen Bohrung 13 radial zum Rand der Sperrscheibe 3 (vgl. Fig. 2 - 4).
Die die Oberseite der Sperrscheibe 3 bildende Scheibe 3a weist einen presstechnisch ausgeformten Nocken 9 auf, der im Bereich des Sperrscheibenrandes an der Oberseite hervorsteht. Die die Unterseite der Sperrscheibe 3 bildende Scheibe 3b weist ebenfalls nach presstechnischer Bearbeitung an 5 der Unterseite eine Ausnehmung 15 auf. Der Nocken 9 und die Ausnehmung 15 sind dabei derart an den Scheiben, 3a, 3b angeordnet, daß Sie im zusammengebauten Zustand im wesentlichen in gleicher Winkellage an der Sperrscheibe 3 angeordnet sind (vgl. Fig. 6).
Der Sperrscheibenrand der Sperrscheibe 3 ist in entsprechend ausgebildeten U-förmigen Abstützungen 2a, 2b angeordnet, die die Sperrscheibe 3 im Bereich des Sperrscheibenrandes beidseitg umgreifen und dabei so die Sperrscheibe 3 drehbar in ihrer axialen Position fixieren.
Die Sperrscheibe 3 weist an ihrer Unterseite im Bereich des Scheibenrandes Ausnehmungen 5a - 5d auf. Diese Ausnehmungen 5a - 5d wirken mit einem in einer Öffnung 8 der Abstützung 2a untergebrachten Kugelrastelement 4 in den Winkellagen zusammen, in denen der Schaltfinger 12 im wesentlichen vollständig in U-förmigen Öffnungen eines Mitnehmers 10a - 1Od angeordnet ist und fixieren die Sperrscheibe 3 in der angewählten Postion.
Eine weitere Ausnehmung 6 an der Unterseite der Sperrscheibe 3 wird zur Fixierung der Sperrscheibe 3 in einer Montage-Stellung verwendet, in der die Schaltwelle 11 in die Sperrscheibe 3 der Sperrvorrichtung 1 eingeführt wird.
Die zentrische Bohrung 13 und die Aussparung 14 dienen zur Aufnahme der mit einem hier nicht dargestellten Schaltwellenantrieb verbundenen Schaltwelle 11 und des starr mit der Schaltwelle 11 verbundenen Schaltfingers 12, der in der nicht geschalteten Stellung eines Getriebes im Bereich der Aussparung 14 der Sperrscheibe 3 angeordnet ist.
Die Schaltwelle 11 ist durch den Schaltwellenantrieb verdrehbar sowie axial verschiebbar, wobei die Drehbewegungen und die axial gerichteten Bewegungen der Schaltwelle 11 über den Schaltfinger 12 auf die Sperrscheibe 3, bzw. auf die mit dem Schaltfinger 12 in Eingriff stehenden hier teilweise nur schematisch dargestellten Mitnehmer 10a - 1Od übertragen werden, die im Bereich der Sperrscheibe 3 U-förmig ausgebildet und derart an der Sperrscheibe 3 angeordnet sind, daß 0 die U-förmigen Bereiche die Sperrscheibe 3 mit dem darin angeordneten Schaltfinger 12 umgreifen (vgl. Fig. 5).
Vor dem eigentlichen Schaltvorgang muß der Schaltfinger 12 in der U-förmigen Ausnehmung des Mitnehmers 10a - 1Od an-5 geordnet sein, der die Anwahl des gewünschten Gangs ermög-
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licht. Es ist deshalb gegebenenfalls erforderlich, die Schaltwelle 11 und die Sperrscheibe 3 in die Position zu drehen, in der der Schaltfinger 12 in der Ausnehmung des gewünschten Mitnehmers 10a - 1Od angeordnet ist.
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Das Einrücken eines Gangs, bei dem ein Rückwärtsgangrad 17 bzw. die durch die Schaltgabeln 16a - 16c betätigbaren Schaltmuffen mit den entsprechenden Gangrädern formschlüssig in Eingriff gebracht werden, erfolgt durch axiales Verschieben der Schaltwelle 11, wobei der in der Ausnehmung des gewählten Mitnehmers 10a - 1Od angeordnete Schaltfinger 12 die axiale Verschiebung der Schaltwelle 11 auf den gewünschten Mitnehmer 10a - 1Od und somit auf die Schaltgabeln 16a 16c bzw. auf das Rückwärtsgangrad 17 überträgt.
In Abhängigkeit von konstruktiven Voraussetzungen können die Mitnehmer 10a - 1Od aus der in Figur 5 dargestellten ungeschalteten Stellung jeweils in eine öder zwei weitere Stellungen bewegt werden, die unterschiedlichen Gänge entsprechen. Sofern zwei Gänge über einen Mitnehmer 10a, 10b anwählbar sind, so sind diese, ausgehend von der ungeschalteten Stellung der Mitnehmer 10a, 10b in entgegengesetzter Richtung angeordnet.
Zur Betätigung des jeweiligen Mitnehmers 10a - 1Od wird die Schaltwelle 11 in Richtung auf die Sperrscheibe 3 verschoben bzw. aus ihr herausgezogen, wobei der Schaltfinger 12 durch die Sperrscheibe 3 hindurchbewegt bzw. aus ihr herausgezogen wird.
Die nur zur Auswahl eines Gangs vorgesehenen Mitnehmer 10c, 1Od müssen in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zur Wahl des Gangs aus der ungeschalteten Stellung - von der Sperrscheibe 3 her betrachtet - in Richtung auf das Rück-5 wärtsgangrad 17 verschoben werden wordurch das Einlegen
- 11 eines
fünften bzw. eines Rückwärtsganges erfolgt.
Beim Schaltvorgang gewährleistet die Sperrscheibe 3, daß nur der gewählte Mitnehmer 10a - 1Od durch den Schaltfinger 12 verschoben werden kann, während die anderen Mitnehmer 10a 1Od gegen axiales Verschieben gesichert sind.
Vor dem Einlegen des Rückwärtsganges ist es grundsätzlich notwendig, eine ausgekuppelte Nebenwelle zum Stillstand zu bringen, damit das Rückwärtsgangrad 17 mit den zugeordneten Gangrädern in Eingriff gebracht werden kann. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel kommt der an der Sperrscheibe 3 angeordnete Nocken 9 bei der Anwahl der dem Rückwärtsgang zugeordneten Position in Eingriff mit dem Mitnehmer 10a für den ersten und zweiten Gang (vgl. Fig. 7a) und verschiebt diesen soweit (vgl. Fig. 7b), daß die Synchroneinrichtung des ersten und zweiten Ganges über eine stillstehende Getriebehauptwelle die ausgekuppelte Nebenwelle im wesentlichen vollständig abbremst. Auch beim Verlassen der dem Rückwärtsgang zugeordneten Position (vgl. Fig. 7c) kommt der Nocken 9 in der hier dargestellten Ausführungsform mit dem Mitnehmer 10a des ersten und zweiten Ganges in Eingriff, wobei sich der zuvor dargestellte Abbremsvorgang wiederholt, und jetzt ein problemloses Einlegen des ersten Ganges bewirkt.
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