DE10034746A1 - Schaltgetriebe für ein Fahrzeug - Google Patents
Schaltgetriebe für ein FahrzeugInfo
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Abstract
Es ist ein Schaltgetriebe für ein Fahrzeug mit mindestens einer Antriebswelle sowie Abtriebswelle und einer Mehrzahl von an den Wellen angeordneten Zahnrädern vorgesehen, die mittels eines Aktuators in und außer Eingriff bringbar sind, und einer von dem Aktuator betätigbaren Parksperreinrichtung zur Blockierung der Abtriebswelle.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe für ein Fahrzeug mit
mindestens einer Antriebswelle sowie einer Abtriebswelle nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Getriebe für Kraftfahrzeuge sind bereits in vielfacher Ausfertigung bekannt
geworden. Aufgrund des Kostenvorteils von Handschaltgetrieben, bei denen
der Fahrer für den Gangwechsel sorgt, finden solche Handschaltgetriebe nach
wie vor breite Verwendung. Daneben sind auch Automatikgetriebe bekannt
geworden, bei denen es sich im Bereich von Personenkraftwagen um
vollautomatisierte Schaltgetriebe mit einem hydrodynamischen Wandler und
einem nachgeschalteten Getriebe in Planetenbauart handelt. Aufgrund des
Drehmomentwandlers besteht bei solchen Getrieben keine direkte Verbindung
vom Fahrzeug zum Motor mit seiner Bremskraft, so daß solche
Automatikgetriebe oftmals mit einer Parksperre ausgestattet sind, damit sich
das Fahrzeug gegen ein unbeabsichtigtes Wegrollen sichern läßt. Bei diesen
bekannten Automatikgetrieben wird der Sperrvorgang vom Fahrer des
Fahrzeugs herbeigeführt, indem er den Wählhebel in die Parkstellung P
verstellt, was über eine Betätigungsmechanik in der Form von beispielsweise
Zug- oder Schubstangen zu einer Blockierung der Abtriebswelle des Getriebes
führt.
Aufgrund des vorstehend beschriebenen Kostenvorteils von
Handschaltgetrieben und der trotzdem bestehenden Tendenz zur
Komfortsteigerung von Kraftfahrzeugen, sind aber auch bereits automatisierte
Schaltgetriebe bekannt geworden, bei denen ein Aktuator in der Form
beispielsweise eines Elektromotors oder zweier Elektromotoren für den
Wählvorgang und den Schaltvorgang beim Gangwechsel den Fahrer entlastet.
Auch bei einem Kraftfahrzeug mit einem automatisierten Schaltgetriebe ist
eine Sicherung des Fahrzeugs gegen unbeabsichtigtes Wegrollen aufgrund
der damit verbundenen Unfallgefahr wünschenswert.
Der Erfindung liegt daher nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgetriebe
für ein Fahrzeug zu schaffen, welches ein unbeabsichtigtes Wegrollen des
Fahrzeugs sicher unterbindet.
Nach der Erfindung ist zur Lösung dieser Aufgabe ein Schaltgetriebe mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen des
1 Schaltgetriebes sind in den Unteransprüchen festgehalten.
Nach der Erfindung ist ein Schaltgetriebe für ein Fahrzeug mit mindestens
einer Antriebswelle sowie mindestens einer Abtriebswelle vorgesehen und
einer Mehrzahl von an den Wellen angeordneten Zahnrädern, die mittels eines
Aktuators in und außer Eingriff gebracht werden können, wobei der Aktuator
auch zur Betätigung einer Parksperreinrichtung zur Blockierung der
Abtriebswelle des Getriebes verwendet wird. Es heißt dies mit anderen
Worten, daß bei dem erfindungsgemäßen Schaltgetriebe, bei dem der
Wählvorgang und der Schaltvorgang beim Gangwechsel über einen Aktuator
in der Form von beispielsweise eines oder mehrerer Elektromotoren stattfindet,
eine Parksperreinrichtung zur Blockierung der Abtriebswelle des Getriebes
vorgesehen ist und auch diese Parksperreinrichtung von dem Aktuator des
Schaltgetriebes, also beispielsweise des Getriebestellers betätigt wird und in
eine Parksperrposition gebracht werden kann und aus dieser auch wieder
gelöst werden kann. Der Aktuator kann dabei die Parksperreinrichtung
beispielsweise über eine zwischen der Parksperreinrichtung und dem Aktuator
vorgesehene Betätigungsmechanik betätigen.
Die Parksperreinrichtung kann dabei ein an einer Getriebewelle drehfest
angeordnetes Parksperrenrad und eine damit in Eingriff bringbare Sperrklinke
sein, die über ein vorspannbares Federelement mit dem Parksperrenrad lösbar
in Eingriff gebracht werden kann. Das von dem Aktuator beaufschlagte
vorspannbare Federelement sorgt dafür, daß das Getriebe über die
Sperrklinke und das Parksperrenrad auch dann in die Parksperrposition
gebracht werden kann, wenn beim Abstellen des Fahrzeugs eine Stellung
Zahn-auf-Zahn gerade vorliegen sollte, also beim Abstellen des Fahrzeugs
noch kein Eingriff der Sperrklinke in das Parksperrenrad gegeben ist. Eine nur
geringfügige Bewegung des Kraftfahrzeugs führt dann zu einer Verdrehung
des Parksperrenrads relativ zur vom vorgespannten Federelement
beaufschlagten Sperrklinke, so daß die Sperrklinkenverzahnung nach dieser
kurzen Relativbewegung in die Verzahnung des Parksperrenrades eingreift
und somit die Parksperrposition des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes
herbeigeführt wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Parksperreinrichtung auch
eine formschlüssige über ein vorspannbares Federelement beaufschlagbare
Schaltkupplung sein, die im Antriebsstrang des Fahrzeugs vorgesehen ist und
mittels welcher der mit der Getriebeabtriebswelle gekoppelte abtriebsseitige
Teil des Antriebsstranges blockierbar ist. Die Schaltkupplung kann in dem dem
Getriebe nachgeschalteten abtriebsseitigen Teil des Antriebsstranges
angeordnet sein. Eine solche Ausbildung ist beispielsweise dann von Vorteil,
wenn das Schaltgetriebe als Hybridgetriebe ausgebildet ist, daß heißt mit
einem zusätzlich zum Verbrennungsmotor vorhandenen Elektromotor in
Wirkverbindung steht, der auch als Generator arbeiten kann und somit eine
Starter-Generator-Funktion ausübt. Ein solcher Elektromotor wird dann auch
zum Starten des Verbrennungsmotors herangezogen, wobei zu diesem Zweck
über die Schaltkupplung der Antriebsstrang nach der Getriebeabtriebswelle
1 aufgetrennt werden muß. Der Elektromotor kann auch zur Abgabe eines
Drehmoments an den Antriebsstrang oder zur Rekuperation beim Bremsen
des Fahrzeuges eingesetzt werden. Zum Auftrennen des Antriebsstranges
können dabei neben der die Parksperrfunktion ausführenden Schaltkupplung
eine oder mehrere Schaltkupplungen im Antriebsstrang vorgesehen sein. Auch
kann die Parksperren-Schaltkupplung für das Auftrennen und Schließen des
Antriebsstranges eingesetzt werden, so daß beide Funktionen, nämlich die
Parksperrenfunktion und das Auftrennen und Schließen des Antriebsstranges
von nur einer Schaltkupplung ausgeführt wird. Dabei wird der Aktuator sowohl
für die Schaltvorgänge im Getriebe als auch für die Betätigung der
Parksperren-Schaltkupplung verwendet und im Falle einer oder mehreren
zusätzlicher Schaltkupplungen auch zu deren Betätigung verwendet, so daß
nur ein Aktuator erforderlich ist.
Zur Herbeiführung einer Parksperrfunktion kann nun der am Schaltgetriebe
vorgesehene Aktuator ein Federelement beaufschlagen, welches seinerseits
die Schaltkupplung beaufschlagt, die zur Auftrennung des Antriebsstranges
des Fahrzeugs im Antriebsstrang vorgesehen ist und mittels der der mit der
Getriebeabtriebswelle gekoppelte abtriebsseitige Teil des Antriebsstrangs
blockiert werden kann, indem die Schaltkupplung beispielsweise für eine
Blockierung des abtriebsseitigen Teils des Antriebsstrangs gegen das
Getriebegehäuse sorgt.
Damit bei der vorstehend beschriebenen Stellung Zahn-auf-Zahn der
Sperrklinke zum Parksperrenrad oder auch der beiden formschlüssigen
Schaltkupplungshälften eine sichere Eingriffsstellung zwischen der Sperrklinke
und dem Parksperrenrad oder den beiden Schaltkupplungshälften stattfindet,
ist es nach der Erfindung vorgesehen, daß der Aktuator und/oder die
Betätigungsmechanik in der das Federelement vorspannbaren Stellung
festgelegt werden kann. Wenn der Aktuator beispielsweise in der Form eines
Elektromotors vorgesehen ist, wird dieser zur Schonung des Bordnetzes des
Fahrzeugs nach dem Abstellen des Fahrzeugs nicht weiter bestromt, so daß er
das Federelement nicht weiter aktiv beaufschlagt. Durch die Festlegung des
Aktuators in der Stellung, in der er das Federelement vorspannt, wird aber
dafür gesorgt, daß die Vorspannung des Federelements nicht für ein
Herausdrücken des Aktuators aus seiner Stellung sorgt, die der
Parksperrstellung des Schaltgetriebes entspricht. Zu diesem Zweck kann der
Aktuator das Federelement beispielsweise über eine selbsthemmende
Getriebestufe beaufschlagen, also beispielsweise ein Schneckengetriebe,
wobei aber auch der Aktuator und/oder die Betätigungsmechanik mittels einer
Arretierung in der das Federelement vorspannbaren Stellung festgelegt
werden kann. Diese Arretierung kann beispielsweise als einer Rastierung
einer zentralen Schaltwelle ähnlich ausgebildet sein. Auch ist es möglich, daß
der Aktuator und/oder die Betätigungsmechanik mittels einer
Lastmomentsperre in der das Federelement vorspannbaren Stellung festgelegt
werden kann. Auch wenn sich das Federelement in seiner vorgespannten
Stellung befindet, kann der Aktuator noch Verstellvorgänge im Antriebsstrang
des Fahrzeugs und/oder im Getriebe ausführen.
Nach der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß das Schaltgetriebe ein
automatisiertes Schaltgetriebe oder ein mit einer Lastschaltkupplung
versehenes und ohne Zugkraftunterbrechung schaltbares Getriebe ist oder
aber auch ein Hybridgetriebe, wie es vorstehend bereits beschrieben worden
ist.
Nach einer Weiterbildung zeichnet sich das Schaftgetriebe dadurch aus, daß
das Getriebe nur dann in die Parksperrstellung schaltbar ist, wenn sich alle
Schaltstangen oder anderen Schaltelemente des Getriebes in der
Neutralstellung befinden. Hierdurch wird sichergestellt, daß keine
Konfliktsituation auftreten kann derart, daß sich das Getriebe beispielsweise in
der Vorwärtsfahrstellung im ersten Gang befindet und der Aktuator die
Sperrklinke oder die Schaltkupplung betätigt, was zu einem plötzlichen
Stillstand der Getriebeabtriebswelle führen würde, obwohl der Fahrer des
Kraftfahrzeugs mit einer Fahrt im ersten Gang rechnet.
Auch ist vorgesehen, daß das Getriebe nach dem Erreichen der
Parksperrstellung in eine Neutralstellung geschaltet werden kann, die auch
durch eine zusätzliche Neutralgasse gebildet werden kann. Hierzu kann
beispielsweise ein breites Schaltgabelmaul vorgesehen sein, so daß bei einem
Getriebe mit einer zentralen Schaltwelle ein Schaltfinger in das
Schaltgabelmaul der Schaltstange eingreift, welche die Sperrklinke oder die
Schaltkupplung betätigt, so daß die Parksperrstellung des Getriebes
herbeigeführt wird und anschließend der Schaltfinger aus dem breiten
Schaltgabelmaul herausgeführt wird, ohne daß die Parksperrstellung dabei
aufgehoben wird. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn der
Verbrennungsmotor des Fahrzeuges nur in einer Neutralstellung gestartet
werden kann und ansonsten zum Starten des Motors die Betriebsbremse des
Fahrzeugs betätigt werden müßte.
Auch ist es vorgesehen, daß das Getriebe nach Erreichen der
Parksperrstellung in eine Vorwärtsfahrstellung oder in die
Rückwärtsfahrstellung geschaltet werden kann. Das Schalten in die
Vorwärtsfahrstellung, also beispielsweise in den ersten Gang bei geschalteter
Parksperrstellung kann beispielsweise dazu verwendet werden, daß das
Fahrzeug beim kurzfristigen Halten an einer abschüssigen Fahrbahn durch die
Parksperre des Getriebes gegen Rückwärtsrollen gesichert wird und für eine
Weiterfahrt des Fahrzeugs nach vorne, also bergaufwärts bereits der erste
Gang eingelegt ist, wobei die Anfahrkupplung hierzu geöffnet ist und dann der
Aktuator für ein Lösen der Parksperrstellung sorgt und gleichzeitig die
Anfahrkupplung zugefahren wird, so daß ein Anfahren am Berg ohne
Rückwärtsrollen möglich ist.
Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß der zur Ausführung der
Schaltvorgänge des Getriebes vorhandene Aktuator, also beispielsweise der
Getriebesteller, auch zur Betätigung einer im Antriebsstrang des Fahrzeugs
vorgesehenen oder mehrerer vorgesehener Kupplungen eingesetzt wird. Dies
ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn ein Hybridantrieb zum Einsatz
kommt, bei dem neben dem Verbrennungsmotor ein Elektromotor vorgesehen
ist, der zum Starten des Verbrennungsmotors verwendet wird und auch als
Generator für die Versorgung des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs mit
Spannung eingesetzt wird, beim Bremsen des Kraftfahrzeugs zur
Rekuperation eingesetzt wird und auch ein Moment auf den Antriebsstrang
des Kraftfahrzeugs abgeben kann. Bei dieser Anordnung wirkt der
Elektromotor sowohl auf die Getriebeeingangswelle, also auf die Antriebswelle
als auch auf die Getriebeabtriebswelle, so daß zwei Kupplungen vorgesehen
sind, die beispielsweise formschlüssige Schaltkupplungen sein können, die
vom Aktuator betätigt werden. Wenn diese zusätzliche oder zusätzlichen
Schaltkupplungen vom Aktuator über eine Betätigungsmechanik betätigt
werden, so kann diese in einer eingerückten oder ausgerückten Stellung der
Schaltkupplung oder der Schaltkupplungen festgelegt werden. Der Aktuator
kann in der eingerückten oder ausgerückten Stellung weitere
Verstellvorgänge, wie beispielsweise Betätigungen von im Antriebsstrang
vorhandenen weiteren Schaltkupplungen durchführen oder auch für
Schaltvorgänge im Schaltgetriebe herangezogen werden. Die
Betätigungsmechanik für die Schaltkupplung oder die Schaltkupplungen kann
ähnlich zu der Betätigungsmechanik der Parksperreinrichtung über
beispielsweise eine selbsthemmende Getriebestufe, eine Arretierung oder eine
Lastmomentensperre festgelegt werden. Der Aktuator wird daher für die
Verstellvorgänge im Schaftgetriebe, für die Betätigung einer
Parksperreinrichtung und/oder für die Betätigung einer oder mehrerer
Schaltkupplungen im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs verwendet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese
zeigt in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines
Schaltgetriebes mit einer Parksperre;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs eines
Kraftfahrzeugs mit einer Parksperre in der Form einer
formschlüssigen Schaltkupplung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Betätigungsaktorik für die
einzelnen Gänge des Schaltgetriebes und die Parksperre und;
Fig. 4 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 3 mit einer
modifizierten zentralen Schaltwelle.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt ganz allgemein einen Ausschnitt eines
Schaltgetriebes nach der Erfindung mit einer schematischen Darstellung der
Parksperre.
An einem nur ausschnittsweise dargestellten Getriebegehäuse 1 ist eine
Sperrklinke 2 drehbar befestigt und kann über ihre Sperrklinkenverzahnung 3
mit einer komplementären Verzahnung 4 eines ausschnittsweise dargestellten
Parksperrenrades 5 lösbar in Eingriff gebracht werden.
Das Parksperrenrad 5 ist dabei axial fest und drehfest an einer nicht
dargestellten Abtriebswelle des Getriebes festgelegt, so daß die Abtriebswelle
des Getriebes blockiert ist, wenn die Sperrklinkenverzahnung 3 mit der
Verzahnung 4 des Parksperrenrades 5 in Eingriff steht.
Zur Herbeiführung der Eingriffsstellung der Sperrklinkenverzahnung 3 der
Verzahnung 4 ist eine Aktorik vorgesehen, mit der die Eingriffsstellung
zwischen der Sperrklinkenverzahnung 3 und der Verzahnung 4 des
Parksperrenrades 5 auch wieder gelöst werden kann. Zu diesem Zweck kann
ein in Fig. 1 nicht näher dargestellter Aktuator in der Form beispielsweise
eines elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Antriebs vorgesehen
sein, der auch für die Automatisierung des Gangwechselvorgangs beim
Schaltgetriebe zum Einsatz kommt. Der Aktuator kann dabei eine Stange 6 zur
Herbeiführung und zum Lösen der Eingriffsstellung auf Zug und auf Druck
belasten. Diese Stange 6 kann beispielsweise eine im Getriebegehäuse
angeordnete Schaltstange sein, an der ein Schaltgabelmaul befestigt ist,
welches über einen Schaltfinger einer zentralen Schaltwelle betätigt werden
kann.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Parksperre wird von dem
Aktuator zur Herbeiführung der Eingriffsstellung eine als FBetätigung bezeichnete
Kraft ausgeübt, die über die Stange 6, ein Federelement 7 und eine Rolle 8,
die sich an einer im Getriebegehäuse 1 gelagerten Gegenrolle 9 abstützt auf
die Sperrklinke 2 übertragen. Es ist nun der Fall denkbar, daß die
Sperrklinkenverzahnung 3 mit der Verzahnung 4 des Parksperrenrades 5 eine
Stellung Zahn-auf-Zahn einnimmt, so daß die Sperrklinkenverzahnung 3 in die
Verzahnung 4 des Parksperrenrades 5 nicht einrasten kann. Eine Bewegung
der Stange 6 in der Zeichnungsebene in Richtung nach links führt in diesem
Fall zu einer Vorspannung des Federelementes 7, so daß bei einer
geringfügigen Bewegung des Fahrzeugs und einer sich hieraus ergebenden
Drehung der Abtriebswelle des Getriebes eine Relativdrehung der
Sperrklinkenverzahnung 3 zur Verzahnung 4 des Parksperrenrades 5
stattfindet und somit die Verzahnungen zum Eingriff kommen, wodurch die
Abtriebswelle des Getriebes blockiert wird. Damit die Vorspannung des
Federelements 7 nicht zu einer Bewegung der Stange 6 entgegen der
Betätigungskraft FBetätigung führt, und ein beispielsweise als Elektromotor
ausgeführter Aktuator nach dem Abstellen des Fahrzeugs nicht weiter
bestromt werden muß, ist eine Arretierung 10 vorgesehen, die in die Stange 6
eingreift und somit das Zurückdrücken der Stange 6 verhindert.
Fig. 2 der Zeichnung zeigt in einer schematischen Darstellung den
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb und einer
Parksperre in der Form einer formschlüssigen Schaltkupplung.
Ein Verbrennungsmotor 11 wirkt über eine Anfahrkupplung 12 auf ein
Schaltgetriebe 13, dem ein Elektromotor 14 nachgeschaltet ist, der als Starter-
Generator wirken kann und auch als zusätzlicher elektrischer Fahrmotor ein
Antriebsmoment auf den Antriebsstrang bereitstellen kann.
Im Antriebsstrang nach Fig. 2 befindet sich hinter dem Elektromotor 14 eine
formschlüssige Schaltkupplung 15 zur Auftrennung des Antriebsstrangs und
eine formschlüssige Schaltkupplung 16, die als Parksperre wirkt. Die
Funktionen der beiden Schaltkupplungen können dabei in einer
Schaltkupplung integriert werden und zwar über eine entsprechende
Bewegung einer Schiebemuffe 17. Der Schaltkupplung 15 nachgeschaltet ist
noch in schematischer Weise dargestellt ein Differential 18 und die
Antriebsräder 19 des Kraftfahrzeugs nachgeordnet.
Im normalen Fahrbetrieb kann der Verbrennungsmotor 11 ein Antriebsmoment
auf das Schaltgetriebe 13 als Eingangsmoment ausüben, welches über die nur
schematisch als 1 und 2 dargestellten Zahnradpaarungen transformiert und als
Abtriebsmoment über die Abtriebswelle des Schaltgetriebes 13 auf die
Antriebsräder 19 wirken kann. Zusätzlich kann der Elektromotor 14
beispielsweise zu einer stärkeren Beschleunigung des Fahrzeugs ein
Antriebsmoment auf die Antriebsräder 19 abgeben oder auch als Generator
wirken. Im normalen Fahrbetrieb ist dazu die formschlüssige Schaltkupplung
15 geschlossen. Wenn das Fahrzeug abgestellt werden soll und die
Parksperre 16 ein unbeabsichtigtes Rollen des Fahrzeugs verhindern soll, wird
über den Aktuator des Schaltgetriebes 13, der die Wähl- und Schaltvorgänge
des Schaltgetriebes 13 ausführt, die Schiebemuffe 17 in der Zeichnungsebene
in Richtung nach rechts verschoben, so daß der dem Schaltgetriebe 13
nachgeschaltete abtriebsseitige Antriebsstrang blockiert, indem eine
Innenverzahnung der Schiebemuffe 17 mit einer axial festen und drehfesten
Außenverzahnung der Schaltkupplung 16 in Eingriff kommt, die beispielsweise
am Getriebegehäuse festgelegt ist. Ein Rollen des Fahrzeugs wird auf diese
Weise verhindert. Wenn der Verbrennungsmotor 11 gestartet werden soll, wird
die formschlüssige Schaltkupplung 15 über den Aktuator des Schaltgetriebes
13 geöffnet. Gleichzeitig kann der Aktuator des Schaltgetriebes die
formschlüssige Schaltkupplung beispielsweise des ersten Ganges des
Schaltgetriebes 13 schließen, so daß ein vom Elektromotor 14 auf den
abtriebsseitigen Teil des Antriebsstrangs ausgeübtes Drehmoment über das
Schaltgetriebe 13 und die Anfahrkupplung 12 auf den Verbrennungsmotor 11
wirkt, der damit gestartet werden kann. Nach dem Starten des
Verbrennungsmotors 11 wird über eine entsprechende Bewegung der
Schiebemuffe 17 vom Aktuator des Schaltgetriebes 13 die formschlüssige
Schaltkupplung 15 geschlossen und gleichzeitig die Schaltkupplung 16 der
Parksperre geöffnet, so daß der Verbrennungsmotor 11 ein Antriebsmoment
auf die Antriebsräder 19 ausüben kann.
Fig. 3 der Zeichnung zeigt nun eine schematische Darstellung der
getriebeinternen Aktorik zur Betätigung der Parksperre.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind ein Aktuator 20 für
den Wählvorgang und ein Aktuator 21 für den Schaltvorgang vorgesehen. Die
Aktuatoren 20 und 21 betätigen eine zentrale Schaltwelle 22, die in einem
Durchgang eines Gehäuses 23 drehbar und axial bewegbar aufgenommen ist.
Die Aktuatoren 20, 21 übertragen dabei ihre Drehbewegung jeweils über eine
Getriebestufe auf die zentrale Schaltwelle 22. Die Getriebestufen 24, 25
können dabei selbsthemmend ausgeführt sein, damit eine auf die zentrale
Schaltwelle 22 wirkende Kraft, die von dem vorgespannten Federelement 7
der Parksperreinrichtung stammen kann, nicht zu einer unkontrollierten
Bewegung der zentralen Schaltwelle 22 führt.
An der zentralen Schaltwelle 22 sind an der den Aktoren 20, 21
gegenüberliegenden Endseite zwei Schaltfinger 26, 27 vorgesehen, die in
Schaltgabelmäuler 28, 29 eingreifen können. Die Schaltgabelmäuler 29 sind
dabei an im Getriebegehäuse 1 gelagerten Schaltstangen 30 befestigt, über
die die einzelnen Gangstufen des Schaltgetriebes geschaltet werden können.
Der Schaltfinger 26 dient zum Eingriff in das Schaltgabelmaul 28, das an einer
Schaltstange 31 befestigt ist, wobei über die Schaltstange 31 beispielsweise
die Stange 6 (Fig. 1) zur Betätigung der Parksperre beaufschlagt werden kann.
Wenn nun die Parksperre des Schaltgetriebes aktiviert werden soll, dann wird
über den Aktuator 20 und die selbsthemmende Getriebestufe 24 die zentrale
Schaltwelle 22 axial verschoben, so daß der Schaftfinger 26 in das
Schaltgabelmaul 28 eingreift. Eine Bestromung des Aktuators 21 führt über die
Getriebestufe 25 zu einer Drehbewegung der zentralen Schaltwelle 22 und
damit zu einer axialen Verschiebung der Schaltstange 31 und somit zu einer
Beaufschlagung der Stange 6 mit der Betätigungskraft FBetätigung und damit zu
einer Verriegelung der Parksperre.
In ähnlicher Weise kann über die oder, wenn für die Ausführung des
Wählvorgangs und des Schaltvorgangs nur ein Aktuator zum Einsatz kommt,
auch den Aktuator die Parksperre 16 in der Form einer schaltbaren
Klauenkupplung betätigt werden. So ist es beispielsweise möglich, über die
Schaltstange 31 die Schiebemuffe 17 des Hybridgetriebeantriebs nach Fig. 2
zu betätigen, das heißt den Aktuator für den Gangwechselvorgang des
Schaltgetriebes sowohl für das Öffnen und Schließen der formschlüssigen
Schaltkupplung 17 zum Auftrennen und Schließen des dem Getriebe
nachgeschaltetem Antriebsstrangs zu verwenden also auch für das Öffnen und
Schließen der Parksperre 16 in der Form einer schaltbaren Klauenkupplung.
Obwohl der Aufbau nach Fig. 3 auch für die Betätigung der Parksperre 16 in
der Form einer Klauenkupplung verwendet werden kann, ist in Fig. 4 eine
alternative Ausführungsform mit einer modifizierten zentralen Schaltwelle 32
zur Betätigung der schaltbaren Klauenkupplung 16 dargestellt. Der Aufbau der
Betätigungsaktorik nach Fig. 4 unterscheidet sich vom Aufbau der
Betätigungsaktorik nach Fig. 3 im wesentlichen durch eine modifizierte
zentrale Schaltwelle 32. Wie es ohne weiteres anhand von Fig. 4 ersichtlich
ist, besitzt diese lediglich einen Schaltfinger zur Betätigung der
Schaltgabelmäuler 29 für den Gangwechselvorgang und des
Schaltgabelmauls 28 für die Betätigung der Parksperre.
Wie es sich anhand des in Fig. 4 dargestellten Schaltbildes, welches sechs
Gangstufen repräsentiert, also beispielsweise fünf Gänge für die
Vorwärtsfahrstellung und einen Gang für die Rückwärtsfahrstellung ergibt,
kann die mit P bezeichnete Parksperre nur über die mit N bezeichnete
Neutralgasse aktiviert werden, so daß also der Konfliktfall eines geschalteten
Ganges und einer zu aktivierenden Parksperre ausgeschlossen ist. Wenn der
Benutzer eines Kraftfahrzeuges, welches mit dem Schaltgetriebe mit einer
Parksperreinrichtung ausgestattet ist, das Fahrzeug zumindest weitgehend
zum Stillstand gebracht hat und er die Parksperre aktivieren will, so kann er
hierzu einen im Fahrzeuginnenraum angeordneten Wählhebel in eine dem
Schaltbild entsprechende Position P bringen, was dazu führt, daß der Aktuator
20 die zentrale Schaltwelle 32 soweit absenkt, bis der Schaltfinger 27 der
Neutralgasse entlang in das Schaltgabelmaul 28 gelangt. Eine entsprechende
Bestromung des Aktuators 21 führt dann zu einer Verdrehung der zentralen
Schaltwelle 32 und damit zu einer Verschiebung der Schaltstange 31, die die
Stange 6 (Fig. 1) beaufschlagt oder aber auch die Schiebemuffe 17 in
Richtung der mit P (Fig. 2) bezeichneten Parksperrstellung verschiebt.
Da nun beispielsweise bei dem in Fig. 2 dargestellten Antriebsstrang der Fall
eintreten kann, daß eine der Schaltstangen 30 zum Schalten eines Ganges bei
aktivierter Parksperrstellung verschoben werden muß, wenn beispielsweise
über den Elektromotor 14 bei geöffneter formschlüssiger Schaltkupplung 15
der Verbrennungsmotor 16 und damit bei einer im Getriebe 13 geschalteten
Gangstufe gestartet werden soll und hierbei das Fahrzeug trotzdem gegen
Wegrollen gesichert sein soll, wozu die Parksperre in der Form der
schaltbaren Klauenkupplung oder auch in der Form der Ausbildung mit einer
Sperrklinke und einem Parksperrenrad geschlossen bleiben soll, ist es
erforderlich, die Parksperre eingerückt zu halten und gleichzeitig einen
Schaltvorgang auszuführen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise das in Fig.
4 dargestellte Schaltgabelmaul 33 breit ausgeführt werden, so daß eine
Verdrehung der zentralen Schaltwelle 32 entgegengesetzt zu der die
Parksperrstellung herbeiführenden Drehbewegung nicht zu einer Betätigung
der Schaltgabel 28 führt, gefolgt von einem durch den Aktuator 20
herbeigeführten Wählvorgang, daß heißt also einer Hubbewegung der
zentralen Schaltwelle 32 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, so daß
also die Parksperrstellung der Parksperre nicht verändert wird. Alternativ
hierzu ist es auch möglich, wie dies bei dem in Fig. 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel gezeigt ist, eine zusätzliche Neutralgasse einführen, was
durch einen entsprechenden Abstand der Schaltgabel 28 zu der darüber
angeordneten Schaltgabel 29 implementiert werden kann, so daß nach einer
Verdrehung der zentralen Schaltwelle 32 und einer entsprechenden
Beaufschlagung der Schaltgabel 28 der Aktuator 20 bestromt werden kann
und somit den Schaltfinger 27 aus dem Schaltgabelmaul 33 in Richtung nach
oben heraus fährt, ohne daß das Schaltgabelmaul 33 breit ausgeführt werden
muß.
Eine entsprechende Bestromung des Aktuators 21 führt dann zu einer
Drehbewegung der geringfügig angehobenen zentralen Schaltwelle 32, so daß
der Schaltfinger 27 innerhalb der Neutralgasse der einzelnen Gänge eins bis
sechs bewegt werden kann. Die Parksperre befindet sich hierbei nach wie vor
in ihrer geschlossenen Stellung und es ist aber trotzdem ein Einlegen
beispielsweise des ersten Ganges möglich, so daß über den Elektromotor 14,
das Schaltgetriebe 13 und die geschlossene Anfahrkupplung 12 der
Verbrennungsmotor 11 gestartet werden kann, wobei während dieses
Startvorgangs die formschlüssige Schaltkupplung 15 geöffnet ist. Nach dem
Startvorgang wird dann die Anfahrkupplung 12 ausgerückt, die formschlüssige
Schaltkupplung 15 geschlossen, die Parksperre 16 in ihre entriegelte Position
gebracht, so daß der Antriebsstrang für eine Momentenübertragung vom
Verbrennungsmotor 11 zu den Antriebsrädern 19 bereit ist.
Nach der Erfindung ist daher bei einem solchen Schaltgetriebe in der Form
beispielsweise eines automatisierten Schaltgetriebes, eines
Lastschaltgetriebes oder eines Hybridgetriebes eine Parksperre vorgesehen,
die vom Aktuator des Getriebes oder dem Getriebesteller betätigt wird. Neben
der Betätigung der Parksperre kann der Getriebesteller auch zur Betätigung
einer zusätzlichen Schaltkupplung eingesetzt werden, die beispielsweise zur
Auftrennung der Getriebeabtriebswelle verwendet wird. Die in der
Betätigungsaktorik der Parksperre vorgesehene vorspannbare Feder sorgt
dafür, daß auch bei einer Stellung Zahn-auf-Zahn der Parksperrbauteile eine
Formschluß bei einer nur geringfügigen Relativbewegung des Fahrzeugs und
damit der Getriebeabtriebswelle oder des abtriebsseitigen Triebsstrangs
zwangsweise herbeigeführt wird. Obwohl bei den dargestellten
Ausführungsbeispielen eine zentrale Schaltwelle des Schaltgetriebes erläutert
worden ist, können entsprechende Verstellbewegungen im Getriebe auch als
sequentielle Abfolge ausgebildet werden, wobei zu diesem Zweck
beispielsweise eine Schaltwalze vorgesehen ist, zu deren Betätigung lediglich
ein einzelnen Aktuator erforderlich ist.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungs
vorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes.
Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung
und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere
Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale
des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die
Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkma
lskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der
Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden
können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger
Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch
selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der
vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu
verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung
zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche
Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum
Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung
mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den
Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen
bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf
die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale
zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Ver
fahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsver
fahren betreffen.
Claims (12)
1. Schaltgetriebe für ein Fahrzeug mit mindestens einer Antriebswelle sowie
Abtriebswelle und einer Mehrzahl von an den Wellen angeordneten
Zahnrädern, die mittels eines Aktuators in und außer Eingriff bringbar
sind, gekennzeichnet durch eine von dem Aktuator betätigbare
Parksperreinrichtung zur Blockierung der Abtriebswelle.
2. Schaltgetriebe insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Parksperreinrichtung ein an einer Getriebewelle drehfest
angeordnetes Parksperrenrad und eine damit in Eingriff bringbare
Sperrklinke ist, die über ein vorspannbares Federelement mit dem
Parksperrenrad lösbar in Eingriff bringbar ist.
3. Schaltgetriebe insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Parksperreinrichtung eine formschlüssige über ein
vorspannbares Federelement beaufschlagbare Schaltkupplung ist, die im
Antriebsstrang des Fahrzeuges vorgesehen ist und mittels der der mit der
Getriebeabtriebswelle gekoppelte abtriebsseitige Teil des
Antriebsstranges blockierbar ist.
4. Schaltgetriebe insbesondere nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Aktuator und/oder eine Betätigungsmechanik in
der das Federelement vorspannbaren Stellung festlegbar ist.
5. Schaltgetriebe insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Aktuator für Verstellvorgänge im Antriebsstrang
und/oder im Getriebe unter Beibehaltung der vorgespannten Stellung des
Federelements ausgebildet ist.
6. Schaltgetriebe insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Aktuator das Federelement über eine selbsthemmende
Getriebestufe beaufschlagt.
7. Schaltgetriebe insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Aktuator und/oder die Betätigungsmechanik mittels einer
Arretierung festlegbar ist.
8. Schaltgetriebe insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Aktuator und/oder die Betätigungsmechanik mittels einer
Lastmomentsperre festlegbar ist.
9. Schaltgetriebe insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schaltgetriebe ein automatisiertes
Schaltgetriebe oder ein mit einer Lastschaltkupplung versehenes ohne
Zugkraftunterbrechung schaltbares Getriebe oder ein Hybridgetriebe ist.
10. Schaltgetriebe insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Getriebe nur dann in Parksperrstellung
schaltbar ist, wenn sich alle Schaltstangen oder Betätigungselemente
des Getriebes in der Neutralstellung befinden.
11. Schaltgetriebe insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe nach Erreichen der
Parksperrstellung in Neutralstellung schaltbar ist.
12. Schaltgetriebe insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe nach Erreichen der
Parksperrstellung in Vorwärtsfahrtstellung oder in Rückwärtsfahrtstellung
schaltbar ist.
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