DE4110555A1 - Schaltvorrichtung fuer geschwindigkeits-wechselgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für Geschwindigkeits- Wechselgetriebe, insbesondere in Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Schaltvorrichtung für ein Geschwindigkeits-Wechselge­ triebe zeigt die DE-PS 30 47 117. Dabei ist an einem mit dem Schalt­ finger einstückig ausgebildeten Führungsteil eine Art Rastgebirge aus­ gebildet, welches in Zusammenwirken mit einer federnden Rastkugel eine Rastierung bzw. Führung für den Schaltfinger bildet. Bei der gezeigten Ausführung wird durch Verschwenken des Schaltfingers die Gangvorwahl bewirkt, wobei der Schaltfinger jeweils mit einer von mehreren Schalt­ stangen in Eingriff kommt, während bei einer Bewegung entlang der Schaltwelle jeweils aus einer Mittenstellung heraus Gangschaltungen er­ folgen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung der gattungsge­ mäßen Art zu schaffen, die sich durch besonders präzise Führung bzw. Gangvorwahl und Gangschaltung auszeichnet und die herstellungstechnisch besonders einfach ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Führung am Schaltfinger zur Gangschaltung durch nutförmige Vertiefungen auszubilden, die als Schaltkulisse mit entsprechend dem Schaltbild ausgerichteten Nutwänden bzw. Nutflanken dargestellt ist, wobei diese Nutflanken durch eine quer verlaufende Leergasse zum Wechsel in die jeweilige Vorwählgasse unter­ brochen sind. Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird unmittelbar am Schaltfinger eine Schaltkulisse gebildet, die ein besonders präzises Vorwählen und Schalten der Gänge ermöglicht.

In Weiterbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, zwei sepa­ rate, voneinander getrennte Führungen für die Gangvorwahl und die Gang­ schaltung vorzusehen und für jede Führung ein federnd abgestütztes Rastelement anzuordnen. Dies hat den Vorteil, daß beide Führungen opti­ mal auf die geforderte Präzision zum einen bei der Gangvorwahl und zum anderen bei der Gangschaltung (Schaltkulisse) abstimmbar sind, wobei beide Führungen unmittelbar am Schaltfinger ausgebildet sind.

In baulich besonders günstiger Weise können die beiden Führungen am Außenumfang eines entsprechend gestalteten Schaltzylinders angeordnet sein, von dem radial der Schaltfinger abragt. Dabei kann dieser Schalt­ finger durch geeigneter Konfiguration unmittelbar auch Sperrnocken bil­ den, die in der jeweiligen Vorwählebene die nicht zu schaltenden Schaltstangen sperren. Die Ausbildung dieser Sperrnocken kann dabei entsprechend dem deutschen Patent 31 25 632 sein.

Als besonders vorteilhaft zur Erzielung schneller und präziser Gang­ wechsel hat es sich gezeigt, wenn die Schaltkulisse der Führung zur Gangschaltung entsprechend den Merkmalen des Patentanspruches 5 ausge­ bildet ist. Durch die Merkmale des Patentanspruches 6, die insbesondere für die Schaltung des Rückwärtsganges vorteilhaft sind, können die Schaltkräfte vermindert und dem Herausspringen des Ganges bei gegebe­ nenfalls auftretenden Erschütterungen oder Lastwechseln entgegengewirkt werden.

Weiterhin können gemäß Anspruch 7 die Flanken der nutförmigen Vertie­ fungen für die Gangvorwahl unterschiedlich steil sein, um die Vorwahl­ kräfte zur weiteren Verbesserung der Schaltpräzision zu erhöhen, ohne daß die Haltekräfte in der jeweiligen Vorwahlebene erhöht sind. Alter­ nativ kann in der Leergasse der Schaltkulisse eine Rampe vorgesehen sein, die dem gleichen Zweck dient.

Der Schaltzylinder kann zur Erzielung einer gewichtsgünstigen Bauart hohlzylindrisch und zur Verringerung des Bearbeitungsaufwandes im Gieß­ verfahren hergestellt sein.

Schließlich können am Schaltzylinder auch noch zusätzliche, radial ab­ ragende Finger vorgesehen sein, die mit getriebeseitigen Funktionstei­ len, z. B. einem Rücklichtschalter beim Einschalten des Rückwärts­ ganges, zusammenwirken.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Schaltvorrichtung mit einer zen­ tralen Schaltwelle, einem Schaltzylinder mit Schaltfinger und zwei Rastelementen;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Schaltvorrichtung nach Fig. 1 entlang der Mittelachse der zentralen Schaltwelle;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Schaltzylinder mit den separaten Führungen für Gangvorwahl und Gangschaltung;

Fig. 4 eine Abwicklung des Außenumfanges des Schaltzylinders im Be­ reich der Führungen gemäß Fig. 3;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Schaltzylinder entlang der Linie V-V der Fig. 1 und

Fig. 6 eine Ansicht X des Schaltzylinders gemäß Fig. 3.

Die Schaltvorrichtung für ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe in einem Kraftfahrzeug setzt sich im wesentlichen aus einer zentralen Schalt­ welle 10, einem darauf befestigten Schaltzylinder 12 mit einem radial abragenden Schaltfinger 14 und zwei Rastelementen 16, 18 zusammen. Die Rastelemente 16, 18 weisen federnd vorgespannte Rastkugeln 20, 22 auf, die mit noch zu beschreibenden Führungen 24, 26 am Außenumfang des Schaltzylinders 12 zusammenwirken.

Die Schaltwelle 10 ist in dem nur teilweise dargestellten Getriebge­ häuse 28 verschiebbar und verdrehbar gelagert und wirkt in nicht dar­ gestellter Weise mit einem manuell zu bedienenden Schalthebel zusammen. Die Gangvorwahl erfolgt dabei durch axiales Verschieben der Schaltwelle 10, wobei der Schaltfinger 14 (vgl. Fig. 2) jeweils in einen Schlitz einer der Schaltschienen 30, 32, 34, 36 eingreift. Über die Schaltschienen können im Ausführungsbeispiel ein erster und zweiter Gang, ein dritter und vierter Gang, ein fünfter Gang und ein Rückwärtsgang geschaltet werden. Beim Schaltvorgang wird die Schaltwelle gedreht bzw. der Schaltfinger 14 geschwenkt und damit die vorgewählte Schaltschiene ver­ schoben.

An einer jeden Schaltschiene (vgl. Fig. 1) sind beiderseits des Schlitzes für das Eingreifen des Schaltfingers 14 Anschläge 38, 40 vor­ gesehen, die mit dem Außenumfang des Schaltzylinders 12 korrespon­ dieren. Im Schaltzylinder 12 ist dabei ein Querschlitz 42 vorgesehen, der in der gleichen Querebene wie der Schaltfinger 14 liegt. Während somit die nicht vorgewählten Schaltschienen über die Anschläge 38, 40 unverschiebbar an dem Schaltzylinder 12 abgestützt sind, kann nur die in der vorgewählten Position mit dem Schaltfinger 14 in Eingriff be­ findliche Schaltschiene geschaltet werden, weil dann die Anschläge 38, 40 in Überdeckung mit dem Querschlitz 42 verschiebbar sind. Eine der Funktionen des Schaltzylinders 12 liegt damit darin, durch dessen Sperrfunktion ein versehentliches Einschalten von zwei Gängen zugleich zu verhindern.

Etwa gegenüberliegend dem Schaltfinger 14 sind die Führungen 24, 26 am Außenumfang des Schaltzylinders 12 vorgesehen. Dabei dient die Führung 26 in Verbindung mit dem Rastelement 18 bzw. der Rastkugel 22 einer präzisen Gangvorwahl. Die Führung 26 (vgl. Fig. 3 und 4) weist eine erste, einer Umfangsnut ähnliche Vertiefung 44 auf, die in Verbindung mit der senkrecht zur Achse der Schaltwelle 10 eine Vorspannkraft aus­ übenden Rastkugel 22 eine erste Vorwählposition definiert, die im Aus­ führungsbeispiel dem dritten und vierten Gang und zugleich in axialer Richtung der Lehrgangsposition bzw. Ruhestellung bei nicht eingelegtem Gang entspricht. Wird die Schaltwelle 10 mit dem Schaltzylinder 12 auf der Zeichnung nach rechts verschoben, so gleitet die Rastkugel 22 auf einer ersten schrägen Flanke 46 entlang der strichpunktierten Linie 47 unter Ausübung einer definierten Rückstellkraft in eine zweite Position 48 mit wiederum vermindertem Anstiegswinkel, in der der erste und zwei­ te Gang einschaltbar ist. Durch weiteres Verschieben des Schaltzylin­ ders 12 auf der Zeichnung nach rechts muß die Rastkugel 22 einen stei­ ler ansteigenden Flankenbereich 50 überwinden.

Beim Einschalten der Gänge R und 1 durch Drehen der Schaltwelle 10 im Uhrzeigersinn gerät die Rastkugel 22 in Kontakt mit einer Führungsgeo­ metrie, die jeweils einen steil ansteigenden Flankenabschnitt 55, 56 und einen nahezu achsparallelen, flachen Abschnitt 49, 52 aufweist, die bei eingeschaltetem 1. Gang bzw. Rückwärtsgang nahezu keine Rückstellkraft erzeugen.

Ausgehend von der Position an der Vertiefung 44 wird bei einem Ver­ schieben des Schaltzylinders 12 auf der Zeichnung nach links eine steilere Flanke 54 zum Vorwählen des fünften Ganges und gegebenenfalls eines sechsten Ganges überfahren, wobei ebenfalls eine definierte Rück­ stellkraft, die durch die Vorspannkraft der Rastkugel 22 erzeugt wird, überwunden werden muß. Anschließend liegt die Rastkugel 22 auf einem weniger steilem Flankenabschnitt 57 auf.

Nach dem Vorwählen in die jeweilige Vorwählposition durch axiales Verschieben der Schaltwelle 10 mit dem Schaltzylinder 12 wird durch Verdrehen der Schaltwelle 10 bzw. des Schaltzylinders 12 und durch damit verbundenes Verschwenken des Schaltfingers 14 der vorgewählte Gang geschaltet, wobei die in der Führung 26 vorgesehenen Vertiefungen bzw. Flanken 49, 52, 55, 56 den Schaltvorgang nicht behindern, in ihrer Umfangserstreckung aber nur so ausgebildet sind, daß beispielsweise beim Herausschalten aus dem Rückwärtsgang die Rastkugel 22 von der Ver­ tiefung 52 mit dem relativ flachen Abschnitt in den schrägeren Rampen­ bereich 50 einfährt, der sich zum Grund der Vertiefung 44 erstreckt. Damit ist sichergestellt, daß beim Herausschalten aus dem Rückwärtsgang der Schalthebel automatisch in die Grundposition zurückschnappt.

Ein präzises Schalten der Gänge nach deren Vorwahl wird durch die Führung 28 bewirkt, die wie eine Schaltkulisse entsprechend dem Schalt­ bild des Schalthebels nachgebildet ist. Die Schaltkulisse ist gebildet aus ebenfalls sich über einen Umfangsbereich des Schaltzylinders 12 er­ streckenden Vertiefungen 58, 60, 62, 64, 66, 68, die in Querschnitt (vgl. Fig. 3) kreissegmentförmig ausgearbeitet sind und in denen zur präzisen Führung das Rastelement 16 bzw. die federnd vorgespannte Rastkugel 20 gleiten kann. In Umfangsrichtung gesehen zwischen den Vertiefungen 58, 60, 62, 64 und den Vertiefungen 66, 68 ist eine quer verlaufende Leergasse 70 vorgesehen, die beim Vorwählvorgang eine relative Längsverschiebung der Rastkugel 22 in der Leergasse 70 ermöglicht. Dabei sind die Vertie­ fungen 58, 60, 62, 66, 68, wie durch die strichpunktierten Linien 72 ange­ deutet, in ihren der Leergasse 70 benachbarten Abschnitten derart abge­ schrägt, daß beispielsweise beim Schalten aus dem zweiten Gang (Vertie­ fung 68) in den dritten Gang (Vertiefung 60) ein verhakungsfreies Durchschalten mit gleichzeitigem Wechsel der Vorwählebene ermöglicht ist. Gleiches gilt für den Schaltvorgang vom vierten in den fünften Gang, wobei hier die außenliegende Nutflanke 65 direkt von 58 nach 66 in einer Linie durchläuft. Dabei hat es sich gezeigt, daß durch diese geringfügigen Abbiegungen das gerade Durchschalten vom ersten in den zweiten Gang bzw. vom dritten in den vierten Gang oder umgekehrt nicht behindert ist. Bei einem Wechselgetriebe mit 6 Vorwärtsgängen kann die Schaltebene 5-6 entsprechend den dargestellten Ebenen 1-2 bzw. 3-4 ausgebildet sein.

Die Vertiefung 64 für den Rückwärtsgang ist ferner in der Einschalt­ richtung (von der Leergasse 70 weg) in ihrer Tiefe zunehmend, was in Verbindung mit der Vorspannkraft der Rastkugel 20 ein leichteres Einle­ gen des Rückwärtsganges und eine Haltekraft im Rückwärtsgang ergibt. Die dabei entstehende Kraftkomponente wirkt einem Herausspringen des Ganges entgegen und erspart ggf. eine separate Rastierung an den Schaltschienen. Auch die Vertiefungen für die Vorwärtsgänge könnten derart gestaltet sein, um separate Rastierungen einzusparen.

Die Leergasse 70 ist so ausgebildet, daß die Rastkugel 20 beim Schalten der Gänge (z. B. von 3 nach 4) kraftfrei und in einer Umfangsebene die Leergasse überquert. Die Leergasse 70 kann jedoch auch als eine Querrinne (im Querschnitt wie die Vertiefungen 58, 60 etc.) ausgeführt sein und somit eine Rastierung in der Leerlaufposition bilden.

Ferner kann die Leergasse 70 eine schräge, relativ steile Rampe 84 aufweisen, die der Rückwärtsgangebene R vorgeschaltet ist und eine hohe Vorwählkraft erzeugt. An die Rampe 84 kann noch eine weniger steile Schräge 86 anschließen, die beim Vorwählen des Rückwärtsganges nach Überwinden der steilen Rampe eine geringere Rückstellkraft erzeugt.

Wie insbesondere die Fig. 5 und 6 zeigen, ist der Schaltzylinder 12 ein hohlzylindrisches, durch Gießen leicht herstellbares Bauteil mit einem Mantel 74, dessen Außenumfang die Führungen 24, 26 trägt und zugleich über Stege 76, 78 mit einer Nabe 80 verbunden ist. Die Habe 80 ist auf der Schaltwelle 10 mittels eines Spannstiftes befestigt. An dem Mantel 74 ist ferner der radial abragende Schaltfinger 14 angeformt. Die Habe 80 des Schaltzylinders 12 trägt ferner einen weiteren radial abragenden Finger 82, der in nicht dargestellter Weise zur Betätigung eines elek­ trischen Schalters dient, über den beim Einlegen des Rückwärtsganges eine Rückfahrleuchte geschaltet wird.

Ist kein Gang geschaltet, so stehen die Rastkugeln 20, 22 in der in der Fig. 4 gestrichelt eingezeichneten Leerlaufposition. Durch entsprechen­ des Verschieben des Schaltzylinders 12 entlang der Mittelachse der Schaltwelle 10 und entsprechendes Verdrehen des Schaltzylinders 12 wer­ den wie vorstehend beschrieben die einzelnen Gänge geschaltet. Dabei ist durch die nutförmigen Vertiefungen 58 bis 68 der Führung 28 eine Schaltkulisse geschaffen, die ein präzises Schalten ermöglicht und Verschaltungen nahezu ausschließt. Durch die Gestaltung dieser Ver­ tiefungen als einer Schaltkulisse entsprechende Führungsbahnen und durch deren Abbiegungen (strichpunktierte Linien 72) wird der Wechsel der Vorwählebenen erleichtert, wobei durch die separate Vorwählführung 26 und ggf. die Rampen 84, 86 zudem definierte Vorwählkräfte vorgegeben sind. Die beschriebenen Vertiefungen können dabei beim Gießen des Schaltzylinders 12 unmittelbar eingeformt werden, so daß nur ein ge­ ringer Bearbeitungsaufwand entsteht. Am Schaltzylinder 12 können in Verbindung mit ortsfesten Einrichtungen im Getriebe oder Getriebege­ häuse Anschläge gebildet sein, die dessen axiale Verschiebung beim Vorwählen ein- oder beidseitig begrenzen.

Claims (12)

1. Schaltvorrichtung für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, insbeson­ dere in Kraftfahrzeugen, mit einem auf einer zentralen Schaltwelle angeordnetem Schaltfinger, der mit verschiebbaren Schaltschienen in Eingriff bringbar ist und der durch Vertiefungen in Verbindung mit einem federnd abgestützten Rastelement Rastierungen aufweist, wobei die Vertiefungen eine Führung des Schaltfingers in Schieberichtung der Schaltwelle (z. B. zur Gangvorwahl) und in Schwenkrichtung um die Schaltwelle (z. B. zur Gangschaltung) bewirken, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führung (28) zur Gangschaltung durch nutförmige Vertiefungen (58, 60, 62, 64, 66, 68) gebildet ist, die als Schaltkulis­ se mit einer quer verlaufenden Leergasse (70) angeordnet sind.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Schaltfinger (14) zwei voneinander getrennte Führungen (26, 28) für die Gangvorwahl und die Gangschaltung vorgesehen sind und daß auf eine jede Führung ein Rastelement (16, 18) wirkt.

3. Schaltvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Führungen (26, 28) auf dem Außenumfang eines Schaltzylinders (12) angeordnet sind, von dem radial der Schalt­ finger (14) abragt.

4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Schaltzylinders (12) zugleich als Sperre für die nicht vorgewählten Schaltschienen (30, 32, 34, 36) dient.

5. Schaltvorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die nutförmigen Vertiefungen (58, 60, 66, 68) der Schaltkulisse jeweils derart abgebogen zur Leergasse (70) auslau­ fen, daß sie eine Verbindungsgerade (72) zur jeweils in Umfangs­ richtung in der benachbarten Vorwählebene gegenüberliegenden Ver­ tiefung bilden.

6. Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die nutförmige Ver­ tiefung (64) der Schaltkulisse für den Rückwärtsgang R von der Leergasse (70) zum Endanschlag in ihrer Tiefe zunimmt.

7. Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (46, 50, 54) der nutförmigen Vertiefung (44) für die Gangvorwahl (Führung 26) unter­ schiedlich steil sind, um eine hohe Anfangs-Vorwählkraft und eine geringe Haltekraft in der Vorwählebene zu erzeugen.

8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzylinder (12) hohlzylindrisch aus einem äußeren Mantel (74) und einer inneren Habe (80) gebildet ist, die durch ein oder mehre­ re Stege (76, 78) miteinander verbunden sind.

9. Schaltvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzylinder (12) im Gießverfahren hergestellt ist.

10. Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzylinder (12) zu­ sätzlich einen oder mehrere radial abragende Finger (82) aufweist, die mit getriebeseitigen Funktionsteilen oder elektrischen Schal­ tern zusammenwirken.

11. Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche (mit Ausnahme Anspruch 7), dadurch gekennzeichnet, daß die Leergasse (70) der Führung (28) eine vorspringende Rampe (84) auf­ weist, die in Verbindung mit dem Rastelement (16, 20) eine Rastie­ rung für die Rückwärtsgang-Vorwahl bildet.

12. Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leergasse (70) der Führung (28) durch eine Querrinne gebildet ist, die in Verbindung mit dem Rastelement (16, 20) den Schaltfinger (14) in der Leergangstellung hält.