DE19509477A1

DE19509477A1 - Schaltvorrichtung für ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe

Info

Publication number: DE19509477A1
Application number: DE1995109477
Authority: DE
Inventors: Marten Dipl Ing Wittorf
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 1995-03-16
Filing date: 1995-03-16
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2015-03-17
Also published as: DE19509477B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Ge schwindigkeits-Wechselgetriebe der im Oberbegriff des An spruches 1 dargelegten Gattung.

Eine solche Schaltvorrichtung ist mit DE 15 05 531 A1 be schrieben. Nachteilig bei diesen bekannten mit Schaltwal zen arbeitenden Schaltvorrichtungen ist, daß sowohl beim Schalten von einem niederen zu einem höheren Gang als auch von einem höheren zu einem niederen Gang alle dazwi schenliegenden Gänge durchgeschaltet werden müssen. Eine Vielzahl von Schaltbewegungen werden damit in den Gängen zwischen dem Ausgangsgang und dem gewünschten Gang durch geführt, obwohl die Zwischengänge gar nicht angewählt werden sollen. Dies kostet Schaltzeit und die Schaltvor richtung verschleißt vorzeitig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungs gemäße Schaltvorrichtung so zu verbessern, daß zwischen den verschiedenen Gängen gewechselt werden kann, ohne daß die dazwischenliegenden Gänge geschaltet werden müssen.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Beim Schalten mit einer solchen Schaltvorrichtung zwi schen zwei benachbarten Gängen wird die Schaltwalze vor zugsweise durch einen ansteuerbaren Motor in üblicher Weise so gedreht, daß die durch die mit den Kurvenbahnen der Walze bewegten Schaltmittel, wie z. B. Schaltgabeln und mit ihnen verbundene Schaltmuffen, den bisher einge legten Gang lösen. Anschließend wird über eine kurzfri stige Leerlaufstellung der Schaltmittel hinweg der be nachbarte angewählte Gang eingelegt. Dies gilt sowohl für ein Hochschalten als auch für ein Runterschalten.

Soll z. B. aus einem vierten Gang in einen zweiten Gang geschaltet werden, - ein Schaltvorgang, der im üblichen Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeuges häufig vorkommt -, dann wird nach Vorwahl des gewünschten Ganges die Schaltwalze vorerst so weit gedreht, daß die Schaltstifte in der Leerlaufposition zwischen viertem und drittem Gang stehen und damit der ursprünglich eingeschaltete vierte Gang ausgeschaltet ist. In dieser Position werden die Schalt stifte aus den Steuerkurven der Schaltwalze ausgehoben, wobei sie gleichzeitig gegen ein verschieben in Schalt richtung blockiert sind. Die Schaltwalze kann danach frei weitergedreht werden, bis sich die Leerlaufstellung der Steuerkurven zwischen drittem und zweitem Gang unterhalb der Schaltstufe befindet. Die Schaltstifte können in diese Leerlaufposition wieder eingreifen, und beim Wei terdrehen der Schaltwalze wird der gewünschte zweite Gang eingelegt.

Sowohl die Drehbewegung der Schaltwalze als auch die Hub bewegung der Schaltstifte werden vorzugsweise durch von einer elektronischen Steuereinheit angesteuerte Elektro motoren vorgenommen, wobei der Steuereinheit über einen Gangwahlschalter der gewünschte Gang manuell vorgegeben werden kann oder aber die Steuereinheit den für die Fahr situation richtigen Gang aus den Fahrzustandsparametern selbst ermittelt.

Die Merkmale der Ansprüche 2 bis 6 zeigen vorteilhafte konstruktive Maßnahmen zur Realisierung der Erfindung.

So können die Schaltstifte sehr einfach mechanisch aus den Steuerkurven ausgehoben werden, indem auf einer Welle befindliche Nocken auf sie einwirken. Dabei können die Schaltstifte von den Nocken gegen ein feststehendes Ge triebeteil, wie z. B. das Getriebegehäuse, gedrückt wer den und dort in Rasten blockiert werden oder von den Nocken selbst in axialer Richtung blockiert sein. Die Nockenwelle ist vorzugsweise ebenfalls von einem Elektromo tor betätigt, der von der vorgenannten elektronischen Steuereinheit angesteuert ist.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung zeigt der An spruch 7 auf. Bei einer danach ausgeführten Schaltvor richtung werden die Schaltstifte beim Zurückschalten von einem hohen in einen niedrigeren Gang immer aus den Steu erkurven ausgehoben, und zwar durch in den Steuerkurven befindlichen Rampen. Beim Zurückschalten kann somit kein Gang erreicht werden, das geschaltete Getriebe bleibt vielmehr in einer Leerlaufposition. Erst wenn aufwärts von einem niederen zu einem höheren Gang geschaltet wird, werden zuerst der nächst liegende Gang und danach die fol genden Gänge eingeschaltet. Mit einer solchen Ausführung der Erfindung kann der Bauaufwand gegenüber einer Ausfüh rung mit Nocken zum Ausheben der Schaltstifte erheblich reduziert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an hand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung;

Fig. 2 einen Teilschnitt des Geschwindigkeits-Wechsel getriebes nach Fig. 1 im Bereich der Schalt walze sowie der Getriebehauptwelle;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2;

Fig. 4 einen Teilschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 3;

Fig. 5 eine Ansicht aus Richtung x auf die Schaltvor richtung in Fig. 3;

Fig. 6 ein Detail einer abgewandelten Ausführungsform der Schaltvorrichtung;

Fig. 7 bis Fig. 15 Darstellungen des Funktionsprinzips eines wei teren Ausführungsbeispiels.

In einem Getriebegehäuse 1 eines Geschwindigkeits-Wech selgetriebes ist eine Getriebehauptwelle 2 mit auf ihr drehbar gelagerten Gangrädern 3, Schaltkupplungen 4 und einem auf ein Achsantriebsrad 5 wirkendes Abtriebsrad 6 gelagert. Die Gangräder 3 stehen mit nicht dargestellten Zahnrädern einer Getriebeantriebswelle in Eingriff, die von einem Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges über eine Fahrkupplung antreibbar ist, so daß ein Antriebsdrehmo ment vom Antriebsmotor über die Fahrkupplung, die Getrie beantriebswelle und deren Zahnräder, ein durch eine Schaltkupplung 4 mit der Getriebehauptwelle 2 verbundenes Gangrad 3, die Getriebehauptwelle 2 und das mit ihr fest verbundene Abtriebsrad 6 auf das mit einem Achsgetriebe 7 verbundene Achsantriebsrad 5 übertragen wird. Im Getrie begehäuse 1 befindet sich eine Schaltvorrichtung zur Be tätigung der Schaltkupplungen 4. Sie umfaßt im wesentli chen eine im Getriebegehäuse 1 parallel zur Getriebe hauptwelle 2 drehbar gelagerte Schaltwalze 8 und für jede Schaltkupplung 4 eine auf einer Führungsschiene 9 paral lel zur Getriebehauptwelle 2 verschiebbare Schaltgabel 10. Jede der Schaltgabeln 10 greift in üblicher Weise in eine Nut 11 einer Schaltmuffe der Schaltkupplung 4 ein und kann so gemeinsam mit der Schaltmuffe längs der Ge triebehauptwelle 2 zum Schalten der Gänge verschoben wer den.

Die Schaltgabeln 10 sind mit Führungsbuchsen 12 auf der Führungsschiene 9 geführt. In jeder Führungsbuchse 12 ist ein Schaltstifthebel 13 axial festliegend, jedoch schwenkbar um die Mittelachse der Führungsbuchse 12 gela gert. Der Schaltstifthebel 13 weist einen Daumen 14 sowie einen Schaltstift 15 auf, die beide miteinander schwenk bar sind. Die Schaltwalze 8 hat auf ihrem Umfang für je den Schaltstift 15 eine Steuerkurve 16, in welcher der Schaltstift 15 in Richtung der Schaltbewegungen der Schaltkupplung 4 geführt ist. Die Steuerkurven 16 der Schaltwalze 8 sind so ausgelegt, daß beim Drehen der Schaltwalze 8, beispielsweise durch eine über einen Schneckentrieb oder ein Schaltwerksgetriebe eingreifenden Elektromotor 17, die Schaltkupplungen 4 über die Schalt gabeln 10 und die in die Steuerkurven 16 eingreifenden Schaltstifte 15 von einer Leerlaufstellung zu einem er sten Gang, vom ersten Gang in eine Leerlaufstellung, von dieser in einen nächsten Gang und so weiter bewegt wer den. Ebenso kann von Gang zu Gang mit dazwischenliegenden Leerlaufpositionen wieder zurückgeschaltet werden.

Im Bereich der Schaltstifthebel 13 befindet sich eine im Getriebegehäuse 1 gelagerte Nockenwelle 18. Sie trägt für jeden der Schaltstifthebel 13 einen Nocken 19, der bei Stellung der Schaltkupplungen 4 in Leerlaufposition auf den Daumen 14 des Schaltstifthebels 13 einwirken kann, wenn die Nockenwelle 18 in Richtung des Pfeiles Y in Fig. 3 verdreht wird. An der Wand des Getriebegehäuses 1 sind gegenüber der Leerlaufposition der Schaltstifthebel 13 Rasten 20 vorgesehen, in welche die Daumen 14 des Schaltstifthebels 13 bei Einwirkung durch die Nocken 19 eingreifen und so die Führungsbuchse 12 gegen Verschieben auf der Führungsschiene 9 sichern. Gleichzeitig werden durch die Einwirkung der Nocken 19 und das dadurch verur sachte Verschwenken der Schaltstifthebel 13 gegenüber den Führungsbuchsen 12 die Schaltstifte 15 außer Eingriff mit den Steuerkurven 16 der Schaltwalze 8 gebracht. Die Schaltvorrichtung ist somit in Leerlaufposition blockiert, während die Schaltwalze 8 beliebig verdreht werden kann. Die Blockade kann immer dann durch Zurückdrehen der Nockenwelle 18 aufgehoben werden, wenn die Schaltwalze 8 in einer Leerlaufposition steht, denn nur dann können die Schaltstifte 15 beim Zurückschwenken in die Steuerkurven 16 eingreifen.

Mit einer derartigen Schaltvorrichtung kann ein Geschwin digkeits-Wechselgetriebe sowohl in bekannter Weise se quentiell geschaltet werden, d. h., daß ein Gangwechsel immer nur zu einem benachbarten Gang des gerade einge schalteten Ganges möglich ist; es kann jedoch auch in be liebiger Reihenfolge der Gänge geschaltet werden.

Der Schaltvorgang läuft dabei so ab, daß nach Vorgabe des gewünschten Ganges manuell durch einen Wählschalter oder automatisch durch eine Steuereinheit die Schaltwalze 8 in eine Leerlaufposition zwischen zwei Gängen gedreht wird, wenn sie nicht bereits in einer Leerlaufposition steht. Danach wird die Nockenwelle 18 in Richtung des Pfeiles Y verdreht, so daß die Nocken 19 die Daumen 14 der Schalt stifthebel 13 in die Rasten 20 bewegen. Dabei gelangen gleichzeitig die Schaltstifte 15 außer Eingriff der Steu erkurven 16 der Schaltwalze 8.

Die Schaltwalze 8 kann jetzt, ohne daß die Schaltmittel der Schaltvorrichtung bewegt werden, in eine beliebige zwischen zwei Gängen befindliche Leerlaufposition gedreht werden, so z. B. auch in die dem gewünschten zu schalten den Gang benachbarte Leerlaufposition. Nun wird die Nockenwelle 18 in ihre Ausgangslage zurückgedreht und Federn (in der Zeichnung nicht dargestellt) schwenken den Schaltstifthebel 13 gleichfalls zurück, so daß die Daumen 14 aus den Rasten 20 freikommen, die Schaltstifte 15 aber wieder in die Steuerkurven 16 eingreifen. Durch Drehen der Schaltwalze 8 um einen Schaltweg in vorgegebener Richtung wird der gewünschte Gang eingelegt. Die Drehbe wegung der Schaltwalze 8 sowie der Nockenwelle 18 erfolgt vorzugsweise durch Elektromotoren 17, die von einer elek tronischen Steuereinheit angesteuert werden, welcher der gewünschte zu schaltende Gang entweder über einen Schal ter von Hand eingegeben wird oder die den erforderlichen Gang aus Fahrzustandsparametern selbsttätig ermittelt.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungs beispiel beschränkt. So kann z. B. die Blockierung der Führungsbuchsen 12 auf der Führungsschiene 9 in Leerlauf position während des Weiterlaufs der Schaltwalze 8 auch durch an den Nocken 19′ befindliche seitliche Stege 21 (Fig. 6) erfolgen.

Es kann jedoch auch auf dem Nocken oder auf dem Daumen nur ein Steg vorgesehen sein, der zum Blockieren der Füh rungsbuchse 12 dann in eine auf der Anschlagfläche des Daumens bzw. des Nockens befindliche Nut eingreift.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist verein facht mit den Fig. 7 bis 15 dargestellt. Hier kann auf den Daumen 14 am Schaltstifthebel 13 und auf die Nocken welle 18 mit den Nocken 19 verzichtet werden, indem auf dem Grund der Steuerkurven 16′ in Richtung Zurückschalten überfahrbare Rampen 22 jeweils vor den Schaltwegauslen kungen 23 vorgesehen sind.

In den Fig. 7 bis 15 ist von der Schaltwalze 8′ nur ein Abschnitt in gestreckter Form dargestellt, in dem ein Teil einer Steuerkurve 16′ verläuft, in der ein Schalt stift 15′ geführt ist.

Fig. 7 bis Fig. 11 zeigen, wie der Schaltstift 15′ beim Aufwärtsschalten der Steuerkurve 16′ der Schaltbewegungs auslenkung 23 folgt. Ein Pfeil gibt die Bewegungsrichtung des Schaltstiftes 15′ gegenüber der Schaltwalze 8′ an. In Fig. 7 befindet sich der Schaltstift 15′ in einer Leer laufposition vor einem zu schaltenden höheren Gang. In Fig. 8 beginnt der Schaltvorgang zum Einschalten des hö heren Ganges. In Fig. 9 ist der höhere Gang eingeschal tet. Fig. 10 zeigt die Position des Schaltstiftes 15′ kurz vor dem Ausschalten des noch eingelegten höheren Ganges. In Fig. 11 ist der Gang ausgeschaltet, und der Schaltstift 15′ befindet sich in einer Leerlaufposition zwischen dem ausgeschalteten Gang und einem darüber ange ordneten höheren Gang.

In Fig. 12 beginnt ein Rückschaltvorgang. Der Schalt stift 15′ bewegt sich relativ zur Schaltwalze 8′ auf die Schaltwegauslenkung 23 und die davor angeordnete Rampe 22 zu. Fig. 13 zeigt, daß der Schaltstift 15′ nicht der Schaltwegauslenkung 23 folgt, sondern bei gleichzeitigem Ausschwenken des Schaltstifthebels 13 auf die Rampe 22 aufläuft und diese, immer im Leerlaufbereich bleibend, überläuft (Fig. 14 und 15).

Beim Hochschalten des Geschwindigkeitswechselgetriebes arbeitet eine solche Schalteinrichtung sequentiell, d. h. es kann immer nur von einem Gang zum nächsthöheren ge schaltet werden, wobei die Schaltstifte 15′ ihren Steuer kurven 16′ auch entlang der Schaltwegauslenkungen 23 fol gen. Die nacheinander folgenden Gänge werden so auch nacheinander geschaltet.

Beim Zurückschalten kehrt sich die Drehrichtung der Schaltwalze 8′ um und somit auch die Relativbewegung der Schaltstifte 15′ gegenüber der Schaltwalze 8′. In dieser Drehrichtung bleiben die Schaltstifte 15 alle in ihrer Leerlaufposition. Sie können dabei nicht in die Schalt wegauslenkungen 23 gelangen, da sie auf die Rampen 22 auflaufen, in dieser ausgehobenen Stellung von gehäusefe sten Rasten in Leerlaufpositionen gehalten sind und an schließend wieder bei Leerlaufposition in die Steuerkurve 16′ zurückfallen. So kann von jedem beliebigen Gang zu erst in einen Leerlaufbereich und von diesem auf eine Leerlaufstellung vor jedem beliebigen niedrigeren Gang gewechselt werden. Dieser beliebige niedrigere Gang wird geschaltet, sobald die Drehrichtung der Schaltwalze 8′ wieder in Richtung Hochschalten wechselt.

Drehrichtung und Drehwinkel der Schaltwalze 8′ sind nach Vorwahl des gewünschten Ganges relativ einfach z. B. über eine elektronische Steuereinheit zu ermitteln; die Dre hung der Schaltwalze 8′ kann aber auch über ein Rastenge triebe von Hand erfolgen.

Claims

1. Schaltvorrichtung für Geschwindigkeits-Wechselge triebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Kurventrieb zum Erzeugen der Bewegungen an den Schaltmitteln wie Schaltgabeln und Schaltkupplungen, wobei die Steuerkurven des Kurventriebes auf dem Um fang einer Schaltwalze angeordnet sind, für jedes Schaltmittel eine Steuerkurve vorgesehen ist, in je de Steuerkurve ein mit dem zugeordneten Schaltmittel verbundener Schaltstift derart eingreift, daß beim Drehen der Schaltwalze an den Schaltmitteln eine fortlaufend von einem niedrigen zu einem höheren Gang bzw. von einem höheren zu einem niedrigeren Gang verlaufende Schaltbewegung ausgelöst wird, wo bei jeweils zwischen zwei Gängen die Schaltmittel eine Leerlaufposition durchlaufen, dadurch gekenn zeichnet, daß in der Leerlaufposition der Schaltmit tel die Schaltstifte (15, 15′) außer Eingriff mit den Steuerkurven (16, 16′) bringbar sind, dabei gleichzeitig die Schaltmittel in der Leerlaufpositi on blockiert sind und die Schaltwalze (8, 8′) außer Eingriff der Schaltstifte (15, 15′) in beliebige zwischen den Gängen befindliche Leerlaufstellungen verdrehbar ist, in welcher die Schaltstifte (15, 15′) erneut in Eingriff mit den Steuerkurven (16, 16′) zu bringen sind.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schaltstifte (16) mit den Schalt mitteln senkrecht zur Schaltbewegung schwenkbar ver bunden sind und während der Leerlaufposition der Schaltmittel durch von außen her ansteuerbare Nocken (19, 19′) zugleich außer Eingriff mit den Steuerkur ven (16) bringbar und gegen Bewegung in Schaltrich tung blockierbar sind.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Nocken (19) auf mit den Schalt stiften (15) gleichzeitig schwenkbare und in Schalt richtung der Schaltmittel fest mit ihnen verbundene Daumen (14) wirken, die in der nockenbeaufschlagten Lage in gegenüber dem Getriebegehäuse (1) feste Ra sten (20) eingreifen.

4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Nocken (19′) auf mit den Schalt stiften (15) gleichzeitig schwenkbare und in Schalt richtung der Schaltmittel fest mit ihnen verbundene Daumen (14) wirken und dabei mit in Schaltrichtung wirkenden Führungsmitteln die Daumen (14) blockie ren.

5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Führungsmittel beidseitig an den Nocken 19′ befindliche die seitlichen Ränder des Daumens (14) bei Einwirkung des Nockens (19′) auf den Daumen (14) übergreifende Stege (21) sind.

6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Führungsmittel ein auf jedem Nocken oder auf jedem Daumen befindlicher senkrecht zur Schaltrichtung angeordneter Steg sowie eine dem Steg entsprechende im Daumen bzw. dem Nocken befindliche Nut sind, wobei Steg und Nut bei Einwirkung des Nockens auf den Daumen in Eingriff gelangen.

7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß am Grund der Steuerkurven (16′) für die Schaltstifte (15′) in Richtung Zurückschalten überfahrbare Rampen (22) vor den Schaltwegauslenkun gen (23) vorgesehen sind.

8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die mit den Schaltstiften (15′) ver bundenen Schaltmittel beim Auflaufen der Schalt stifte (15′) auf die Rampen (22) durch Rasten (20) in Schaltrichtung blockiert sind.