DE10063502A1 - Getriebeschaltungsmechanismus - Google Patents

Abstract

Ein Getriebeschaltungsmechanismus für ein mehrstufiges Wechselgetriebe mit einem Gangschaltelement und einer Mehrzahl von Schaltschienen, wobei die axiale Bewegung der Schaltschienen dazu ausgerichtet ist, in verschiedene Gangübersetzungsverhältnisse des Wechselgetriebes zu schalten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Getriebeschaltungsmechanismus und insbesondere einen Getriebeschaltungsmechanismus für ein automatisches oder halbautomatisches Getriebesystem, umfassend ein mehrstufiges Wechselgetriebe, bei dem die Gangübersetzungsverhältnisse unter Verwendung von Stellgliedern unter der Steuerung einer elektronischen Steuereinheit geschaltet werden.

Bisher wurde in automatischen oder halbautomatischen Getriebesystemen dieser Art, wie zum Beispiel in WO 97/05410 oder WO 97/40300 offenbart, deren Offenbarung hiermit per Referenz aufgenommen wird, ein herkömmlicher Gangschaltmechanismus angewendet, wie er bei einem Handschaltgetriebe verwendet wird, wobei die Bewegung des Gangschaltmittels von einem Paar doppeltwirkender Stellglieder gesteuert wird, um die Bewegung des Gang­ schaltmittels in eine erste Richtung für die Wahl von zwei Gangübersetzungsverhältnissen, und in eine zweite Richtung, um in eines des gewählten Paares von Gangübersetzungsverhältnissen zu schalten, zu steuern.

Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Getriebeschaltungsmechanismus zur Verwendung in einem automatischen oder halbautomatischen Getriebesystem mit vereinfachter Konstruktion und Bedienung.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Getriebeschaltungsmechanismus für ein automatisiertes Getriebesystem ein Wechselgetriebe mit einer Mehrzahl verschiedener Gangübersetzungsverhältnisse, wobei der Getriebeschaltungsmechanismus umfaßt: ein Gangschaltelement und eine Mehrzahl von Schaltschienen, wobei jede Schaltschiene für eine axiale Bewegung ausgerichtet ist, wobei jeder der Schaltschienen ein anderes Paar von Gangübersetzungsverhältnissen zugeord­ net ist, wobei die axiale Bewegung der Schaltschiene in eine Richtung das Schalten in eines der zugeordneten Gangübersetzungsverhältnisse bewirkt und die Bewegung der Schaltschiene in die entgegengesetzte Richtung das Schalten in das andere der zugeordneten Gangübersetzungsverhältnisse bewirkt; Mittel, die zur Bewegung des Gangschaltelements entlang einer Achse quer zu den Längsachsen der Schaltschienen vorgesehen sind, wodurch das Gangschaltelement in eine ausgewählte der Schaltschienen umgeschaltet und mit dieser in Eingriff gebracht werden kann, wobei das Gangschaltelement eine Struktur für den Eingriff mit einer Bahn aufweist, wobei die Bahn zwei Pfade definiert, wobei der Eingriff der Struktur an dem Gangschaltelement in die Bahn bei Bewegung des Gangschaltelements entlang der Querachse bewirkt, daß das Gangschaltelement in eine oder die andere Richtung um die Querachse geschwenkt wird, abhängig von dem verfolgten Pfad, während sich das Gangschaltelement bewegt, um mit jeder der Schaltschienen in Eingriff zu gelangen, wodurch eine axiale Bewegung einer in Eingriff stehenden Schaltschiene verursacht wird, um mit einem zugehörigen Getriebe in Eingriff zu gelangen; und Mittel, die zum selektiven Umschalten zwischen einem Pfad und dem anderen in Übereinstimmung mit dem zu wählenden Gangübersetzungsverhältnis vorgesehen sind.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Struktur an dem Gangschaltelement so ausgebildet, daß sie mit Strukturen an der Bahn in Eingriff gelangt, durch welche sie abgelenkt wird, so daß sie dem einen oder anderen Pfad folgt, wobei die Struktur zwischen einer ersten Ausrichtung, in welcher sie entlang einem ersten Pfad abgelenkt wird, und einer zweiten Ausrichtung, in welcher sie entlang einem zweiten Pfad abgelenkt wird, umschaltbar ist.

Vorzugsweise ist die Struktur an dem Gangschaltelement in die erste Ausrichtung vorgespannt, wobei Mittel vorgesehen sind, um die Struktur bei Bedarf in ihre zweite Ausrichtung umzuschalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun nur als Beispiel mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, von welchen:

Fig. 1 schematisch ein halbautomatisches Getriebesystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Schaltkulisse und zugehörige Schaltschienen zeigt, die in dem Getriebeschaltungsmechanismus der vorliegenden Erfindung verwendet werden;

Fig. 3 eine isometrische Schnittansicht des Getriebeschaltungsmechanismus der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine Schnittansicht von oben des in Fig. 2 dargestellten Mechanismus zeigt;

Fig. 5 einen seitliche Schnittansicht des in Fig. 2 dargestellten Mechanismus zeigt;

Fig. 6 eine Teilendansicht eines in Fig. 2 dargestellten Mechanismus zeigt;

Fig. 7A bis 7F Draufsichten und Seitenrisse der verschiedenen Positionen des in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Mechanismus für die Wahl jedes Gangübersetzungsverhältnisses zeigen; und

Fig. 8 schematisch einen elektrohydraulischen Steuerschaltkreis für den in Fig. 3 dargestellten Getriebeschaltungsmechanismus zeigt.

Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen zeigt einen Motor 10 mit einem Anlasser und einem zugehörigen Starterschaltkreis 10a, der durch die Hauptantriebsreibungskupplung 14 über eine Getriebeeingangswelle 15 mit einem mehrstufigen Synchrongetriebe vom Vorgelegetyp 12 gekoppelt ist. Kraftstoff wird dem Motor durch eine Drossel 16 zugeführt, die eine Drosselklappe 18 enthält, die durch das Gaspedal 19 betätigt wird. Die Erfindung ist gleichermaßen bei einem Benzin- oder Dieselmotor mit elektronischer oder mechanischer Kraftstoffeinspritzung anwendbar.

Die Kupplung 14 wird durch eine Ausrückgabel 20, die von einem hydraulischen Nehmerzylinder 22 betrieben wird, unter der Steuerung eines Kupplungsstellglied-Steuermittels 38 betätigt.

Ein Gangschalthebel 24 arbeitet in einer Schaltkulisse 50 und weist zwei Schenkel 51 und 52 auf, die durch eine Querbahn 53 verbunden sind, die sich von dem Ende des Schenkels 52 zur Mitte zwischen den Enden des Schenkels 51 erstreckt. Die Schaltkulisse 50 legt fünf Positionen fest; "R" am Ende von Schenkel 52; "N" in der Mitte zwischen den Enden der Querbahn 53; "S" an der Verbindung von Schenkel 51 mit der Querbahn 53; und "+" und "-" an den Enden von Schenkel 51. Im Schenkel 51 wird der Hebel 24 in die mittlere Position "S" vorgespannt. Die "N"-Position des Gangschalthebels 24 entspricht dem Neutralbereich; "R" entspricht dem Schalten in den Rückwärtsgang; "S" entspricht dem Schalten in einen Vorwärtsgangmodus; eine kurze Bewegung des Hebels in die "+"-Position gibt einen Befehl aus, daß das Wechselgetriebe ein Gangübersetzungsverhältnis nach oben geschaltet wird; und eine kurze Bewegung des Gangschalthebels in die "-"-Position gibt einen Befehl aus, daß das Wechselgetriebe ein Gangübersetzungsverhältnis nach unten geschaltet wird.

Die Positionen des Hebels 24 werden von einer Reihe von Sensoren erfaßt, zum Beispiel von Mikroschaltern oder optischen Sensoren, die um die Schaltkulisse 50 angeordnet sind. Signale von den Sensoren werden zu einer elektronischen Steuereinheit 36 geleitet. Ein Ausgang von der Steuereinheit 36 steuert einen Getriebeschaltungsmechanismus 25, der die Gangübersetzungsverhältnisse des Wechselgetriebes 12 in Übereinstimmung mit der Bewegung des Gangschalthebels 24 durch den Fahrzeugbetreiber einrastet.

Zusätzlich zu den Signalen von dem Gangschalthebel 24 empfängt die Steuereinheit 36 Signale von:
Sensor 19a, der das Ausmaß anzeigt, in dem das Gaspedal 19 niedergedrückt ist;
Sensor 30, der das Ausmaß anzeigt, in dem die Drosselsteuerklappe 18 geöffnet ist;
Sensor 26, der die Motordrehzahl anzeigt;
Sensor 42, der die Drehzahl der Kupplungsmitnehmerscheibe anzeigt;
Sensor 34, der die Kupplungsnehmerzylinderposition anzeigt, und
Sensor 32, der das gewählte Gangübersetzungsverhältnis anzeigt.

Die Steuereinheit 36 verwendet die Signale von diesen Sensoren zur Steuerung der Betätigung der Kupplung 14 während des Anfahrens aus der Ruheposition und während der Gangwechsel, wie zum Beispiel in den Patentschriften EP 0038113, EP 0043660, EP 0059035, EP 0101220 und WO 92/13208 beschrieben ist, deren Offenbarungen hiermit per Referenz aufgenommen werden.

Zusätzlich zu den obengenannten Sensoren empfängt die Steuereinheit 36 auch Signale von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 52, Zündschalter 54 und Bremsschalter 56, der dem Hauptbremssystem zugeordnet ist, zum Beispiel der Fußbremse 58 des Fahrzeuges.

Mit der Steuereinheit 36 ist ein Summer 50 verbunden, der den Fahrzeugbetreiber warnt/aufmerksam macht, wenn bestimmte Betriebsbedingungen eintreten. Zusätzlich oder anstelle des Summers 50 kann ein aufleuchtendes Warnlicht oder ein anderes Anzeigemittel verwendet werden. Eine Ganganzeige 60 ist ebenso vorgesehen, um das gewählte Gangübersetzungsverhältnis anzuzeigen.

Wie in den Fig. 2 bis 7 dargestellt ist, umfaßt der Getriebeschaltungsmechanismus 25 drei Schaltschienen 111, 112, 113, die parallel zueinander zur Bewegung in eine axiale Richtung montiert sind. Jede Schaltschiene 111, 112, 113 ist zwei der Gangübersetzungsverhältnisse des Wechselgetriebes 12 durch eine Schaltgabel und eine Synchroneinheit in herkömmlicher Weise zugeordnet, so daß die Bewegung der Schaltschienen 111, 112, 113 in eine axiale Richtung das Schalten in eines der zugehörigen Gangübersetzungsverhältnisse bewirkt, und die Bewegung der Schaltschienen 111, 112, 113 in die entgegengesetzte axiale Richtung das Schalten in das andere der zugehörigen Gangübersetzungsverhältnisse bewirkt.

Wie in Fig. 2 dargestellt, sind für gewöhnlich ein erstes und zweites Gangübersetzungsverhältnis der Schaltschiene 111 zugeordnet, so daß bei Bewegung der Schaltschiene 111 in eine erste Richtung in den ersten Gang geschaltet wird, oder bei Bewegung der Schaltschiene 111 in eine zweite Richtung in den zweiten Gang geschaltet wird; ein drittes und viertes Gangüber­ setzungsverhältnis sind der Schaltschiene 112 zugeordnet, so daß bei Bewegung der Schaltschiene 112 in die erste Richtung in den dritten Gang geschaltet wird, oder bei Bewegung der Schaltschiene 112 in eine zweite Richtung in den vierten Gang geschaltet wird; und ein fünftes und ein Rückwärtsgangübersetzungsverhältnis sind der Schaltschiene 113 zugeordnet, so daß bei Bewegung der Schaltschiene 113 in die erste Richtung in den fünften Gang geschaltet wird, während bei Bewegung der Schaltschiene 113 in die zweite Richtung in den Rückwärtsgang geschaltet wird.

Wie in den Fig. 3 bis 8 dargestellt, ist ein Gangschaltelement 110 an einer Welle 120 zur Bewegung mit der Welle 120 entlang einer Achse quer zu der Längsachse der Schaltschienen 111, 112, 113 montiert, wobei die Welle 120 gleitfähig und drehbar in Lagerformen in Endplatten 122 eines Gehäuses 124 befestigt ist. Das Gangschaltelement 110 weist im allgemeinen eine zylin­ drische Form auf, mit einer axial verlaufenden Zapfenform 126. Kranzformen 128, die an den Schaltschienen 111, 112, 113 montiert sind, definieren jeweils zwei axial beabstandete Fortsätze 130, zwischen welchen die Zapfenform 126 an dem Gangschaltelement 110 eingreifen kann, wenn das Gangschaltelement 110 quer zu den Schaltschienen 111, 112, 113 bewegt wird.

Das Gehäuse 124 enthält eine gekrümmte Platte 132, die sich konzentrisch zu der Welle 120 in angrenzendem Verhältnis zu dem Pfad des Gangschaltelements 110 erstreckt. Die gekrümmte Platte 132 hat eine Öffnung 133, die eine Bahn 134 definiert. Die Bahn 134 ist an beiden Enden verzweigt, wobei die Verzweigungen 136 und 138 an einem Ende der Schaltschiene 111 entsprechen, und die Verzweigungen 140 und 142 an dem anderen Ende der Schaftschiene 113 entsprechen. Die Bahn 134 weist im allgemeinen eine gleichmäßige Breite mit einem verbreiterten Abschnitt 144 auf, welcher der Schaltschiene 112 entspricht. Eine Führung 146 ist an der gekrümmten Platte 132 montiert, wobei die Führung 146 koaxial zu der Welle 120 in der Mitte der Bahn 134 verläuft. Die Führung hat einen rautenförmigen Fortsatz 148, der sich nach unten, in den verbreiterten Abschnitt 144 der Bahn 134 erstreckt, um die Bahn 134 in zwei Pfade 150 und 152 zu teilen, welche dieselbe Breite wie die anderen Abschnitte der Bahn 134 haben. Die Führung 146 definiert auch eine Schienenform 154, die sich in Längsrichtung der Bahn 134, zwischen dem Fortsatz 148 und dem verzweigten Ende der Bahn 134 erstreckt, das der Schaltschiene 113 entspricht.

Ein rhombenförmiges Eingriffsglied 160 ist schwenkbar an dem Gangschaltelement 110 für den Eingriff mit der Bahn 134 befestigt. Das Eingriffsglied 160 ist in einer Ausnehmung 162 in dem Gangschaltelement 110 montiert, wodurch die Schwenkbewegung des Eingriffsglieds 160 begrenzt ist zwischen: der ersten Position, in welcher gegenüberliegende parallele Seiten des Eingriffsglieds 160 parallel zu den Seiten der Bahn 134 liegen, während die anderen Seiten sich nach vorne und zu den entgegengesetzten Seiten der Bahn 134 in bezug auf die entgegengesetzten Bewegungsrichtungen des Gangschaltelements 110 erstrecken; und einer zweiten Position, in welcher die anderen Seiten parallel zu den Seiten der Bahn 134 liegen, und die gegenüberliegenden parallelen Seiten sich nach vorne und zu den entgegengesetzten Seiten der Bahn 134 in bezug auf die entgegengesetzten Bewegungsrichtungen des Gangschaltelements 110 erstrecken; wobei die sich nach vorne erstreckenden Seiten des Eingriffsglieds in bezug auf die Bewegung in die entgegengesetzten Richtungen sich zu entgegengesetzten Seiten der Bahn in der ersten und zweiten Position erstrecken. Das Eingriffsglied 160 ist durch eine Verdrehungsfeder 163 in seine erste Position vorgespannt. Ein Fortsatz 164 erstreckt sich von der oberen Oberfläche des Eingriffsglieds 160, von dessen vorderem Ende, in bezug auf die Bewegung des Gangschaltelements 110 in eine Richtung. Der Fortsatz 164 erstreckt sich über die äußere Oberfläche der gekrümmten Platte 132 hinaus, so daß er mit der Schienenform 154 der Führung 146 in Eingriff gelangt.

Ein Elektromagnet 170 ist zwischen den Verzweigungen 136, 138, die der Schaltschiene 111 entsprechen, und den Pfaden 150, 152, die der Schaltschiene 112 entsprechen, angeordnet. Ein Plungerkolben 172 wird von dem Elektromagnet 170 gesteuert. Der Plungerkolben 172 ist so angeordnet, daß der Plungerkolben 172 beim Abschalten des Elektromagnets 170 mit dem Fortsatz 164 in Eingriff gelangt, wenn sich das Eingriffsglied 160 in seiner ersten Position befindet, und der Plungerkolben 172 beim Einschalten des Elektromagnets 170 auf den Fortsatz 164 wirkt, um das Eingriffsglied 160 in seine zweite Position, gegen die Spannkraft der Feder 163, umzuschalten.

Ein doppeltwirkendes hydraulisches Stellglied 214, wie in Fig. 8 dargestellt, wirkt auf die Welle 120, um die Welle 120 und das daran befestigte Gangschaltelement 110 axial zu bewegen. Eine Drehverbindung 180 ist in der Welle 120 vorgesehen, so daß eine freie Drehbewegung des Gangschaltelements 110 möglich ist, wenn es von dem Stellglied 214 axial bewegt wird. Als Alternative kann das Gangschaltelement 110 axial in bezug auf die Welle 120 befestigt, aber in bezug auf diese drehbar sein, oder die Welle 120 kann feststehend sein, während das Gangschaltelement 110 zur axialen und drehenden Bewegung in bezug auf diese montiert ist, wobei das Stellglied 214 direkt auf das Gangschaltelement 110 unter Verwendung eines geeigneten Verbindungsmechanismus wirkt.

Ausgehend von der in Fig. 4 dargestellten Position, bewirkt die Bewegung des Gangschaltelements 110 nach links (wie in Fig. 8 dargestellt), während der Elektromagnet 170 abgeschaltet ist, daß die vordere Kante 182 des Eingriffsglieds 160 mit der Verzweigung 136 in Eingriff gelangt, während der Zapfen 126 zwischen den Fortsätzen 130 an der Kranzform 128 eingreift, die an der Schaltschiene 111 montiert ist. Der Eingriff des Eingriffsglieds 160 in die Verzweigung 136 versetzt das Gangschaltelement 110 in eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn, wodurch die Schaltschiene 111 axial nach rechts verschoben wird (wie in Fig. 3 dargestellt) und in den zweiten Gang schaltet, wie in Fig. 7B dargestellt ist.

Die Bewegung des Gangschaltelements 110 nach rechts, während der Elektromagnet abgeschaltet ist, bewirkt, daß die vordere Kante 184 des Eingriffsglieds 160 mit dem Pfad 152 in Eingriff gelangt, während der Zapfen 126 zwischen den Fortsätzen 130 der Kranzform 128 eingreift, die an der Schaltschiene 112 montiert ist. Der Eingriff des Eingriffsglieds 160 in den Pfad 152 schwenkt das Schalthebelelement 110 im Uhrzeigersinn, wodurch die Schaltschiene 112 nach links verschoben wird und in den dritten Gang schaltet, wie in Fig. 7C dargestellt ist.

Eine weitere Bewegung des Gangschaltelements 110 nach rechts veranlaßt dann das Eingriffsglied 160, dem Pfad 152 zu folgen, so daß das Gangschaltelement 110 gegen den Uhrzeigersinn geschwenkt wird, wodurch die Zapfenform 126 in eine neutrale Ebene zurückgestellt wird. Eine fortgesetzte Bewegung nach rechts bringt dann den Fortsatz 164 mit der Schiene 154 in Eingriff, wodurch das Eingriffsglied 160 so umgeschaltet wird, daß, während der Zapfen 126 zwischen den Fortsätzen 130 der Kranzform 128 eingreift, die an der Schaltschiene 113 montiert ist, die vordere Kante 184 des Eingriffsglieds 160 mit der Verzweigung 140 in Eingriff gelangt, wodurch das Gangschaltelement 110 gegen den Uhrzeigersinn geschwenkt wird und die Schaltschiene 113 nach rechts bewegt wird, um in den Rückwärtsgang zu schalten, wie in Fig. 7F dargestellt ist.

Ausgehend von der in Fig. 4 dargestellten Position, wird durch das Erregen des Elektromagnets 170 das Eingriffsglied 160 in seine zweite Position umgeschaltet. Die Bewegung des Gangschaltelements 110 nach links (wie in Fig. 8 dargestellt) bringt nun die vordere Kante 182 des Eingriffsglieds 160 mit der Verzweigung 138 in Eingriff, während der Zapfen 126 zwischen den Fortsätzen 130 der Kranzform 128 eingreift, die an der Schaltschiene 111 montiert ist, wodurch das Gangschaltelement 110 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird, die Schaltschiene 111 nach links bewegt wird und in den ersten Gang schaltet, wie in Fig. 7A dargestellt ist.

Die Bewegung des Gangschaltelements nach rechts, während der Elektromagnet 170 erregt ist, bewirkt, daß die vordere Kante 184 des Eingriffsglieds 160 mit dem Pfad 150 in Eingriff gelangt, während der Zapfen 126 zwischen den Fortsätzen 130 der Kranzform 128 eingreift, die an der Schaltschiene 112 montiert ist. Der Eingriff des Eingriffsglieds 160 in den Pfad 150 dreht das Gangschaltelement 110 gegen den Uhrzeigersinn, wodurch die Schaltschiene 112 nach rechts verschoben wird und in den vierten Gang schaltet, wie in Fig. 7D dargestellt ist.

Sobald der Fortsatz 164 den Plungerkolben 172 freigibt, stellt die Feder 163 das Eingriffsglied 160 in seine erste Position zurück. Eine weitere Bewegung des Gangschaltelements 110 nach rechts veranlaßt zunächst, daß das Gangschaltelement 110 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird, so daß die Zapfenform 126 in die neutrale Ebene zurückgestellt wird. Während die Zapfenform 126 zwischen den Fortsätzen 130 der Kranzform 128 an der Schaltschiene 113 eingreift, gelangt dann die vordere Kante 184 des Eingriffsglieds 160 mit der Verzweigung 142 in Eingriff. Der Eingriff des Eingriffsglieds 160 in die Verzweigung 142 schwenkt das Gangschaltelement im Uhrzeigersinn, wodurch die Schaltschiene 113 nach links bewegt wird und in den fünften Gang schaltet, wie in Fig. 7E dargestellt ist.

Folglich wird zum Durchschalten durch das Wechselgetriebe, beginnend in der Neutralposition, die in Fig. 4 dargestellt ist:

• a) wenn in den ersten Gang geschaltet wird, der Elektromagnet 170 erregt und das Stellglied 214 so gesteuert, daß das Gangschaltelement nach links in eine Position bewegt wird, die der Schaltschiene 111 entspricht;
• b) wenn aus dem ersten Gang in den zweiten Gang geschaltet wird, der Elektromagnet 170 abgeschaltet und das Stellglied 214 so gesteuert, daß das Gangschaltelement 110 nach rechts, zurück in die Neutralposition bewegt wird, die in Fig. 4 dargestellt ist, und das Stellglied 214 dann so gesteuert wird, daß das Gangschaltelement 110 nach links in eine Position bewegt wird, die der Schaltschiene 111 entspricht;
• c) wenn aus dem zweiten Gang in den dritten Gang geschaltet wird, das Stellglied 214 so gesteuert, daß das Gangschaltelement 110 durch die Neutralposition, die in Fig. 4 dargestellt ist, nach rechts in eine Position bewegt wird, die der Schaltschiene 112 entspricht;
• d) wenn aus dem dritten Gang in den vierten Gang geschaltet wird, das Stellglied 214 so gesteuert, daß das Gangschaltelement 110 nach links in die Neutralposition, die in Fig. 4 dargestellt ist, zurückbewegt wird, und der Elektromagnet 170 wird erregt, um das Eingriffsglied 160 in seine zweite Position zu schalten, und dann wird das Stellglied 214 so gesteuert, daß das Gangschaltelement 110 nach rechts, zurück in eine Position bewegt wird, die der Schaltschiene 112 entspricht;
• e) wenn schließlich aus dem vierten Gang in den fünften Gang geschaltet wird, das Stellglied 214 so gesteuert, daß das Gangschaltelement 110 nach rechts in eine Position bewegt wird, die der Schaltschiene 113 entspricht.

Um aus der Neutralposition, die in Fig. 3 dargestellt ist, in den Rückwärtsgang zu schalten, wird der Elektromagnet 170 abgeschaltet und das Stellglied 214 so gesteuert, daß das Gangschaltelement 110 nach rechts in eine Position bewegt wird, die der Schaltschiene 113 entspricht.

Es ist offensichtlich, daß andere Schaltungen, zum Beispiel aus dem ersten Gang in den dritten Gang, oder aus dem zweiten Gang in den vierten Gang, durch eine geeignete Steuerung des Elektromagnets 170 und Stellglieds 214 erreicht werden können, wobei das Gangschaltelement 110 in die Neutralposition, die in Fig. 4 dargestellt ist, zurückgebracht wird, wenn der Pfad geändert werden muß, dem das Eingriffsglied 160 folgt.

Ein Erfassungsmittel ist für die Anzeige vorgesehen, wann sich das Gangschaltelement 110 in der Neutralposition befindet, die in Fig. 4 dargestellt ist, so daß der Elektromagnet 170 nach Bedarf erregt werden kann, um das Eingriffsglied 160 aus seiner ersten in seine zweite Position umzuschalten. Ein solches Erfassungsmittel kann einen Rheostat 227 umfassen, der die Position des Stellgliedes 214 erfaßt, wie in Fig. 8 dargestellt. Als Alternative kann ein Näherungsschalter oder ein ähnliches Mittel vorgesehen sein, das von dem Gangschaltelement 110 betätigt wird, wenn es sich in der Neutralposition befindet, die in Fig. 4 dargestellt ist.

Wie in Fig. 8 dargestellt, umfaßt eine hydraulische Schaltung zur Steuerung der Kupplung 14 und des Getriebeschaltungsmechanismus 25 des zuvor offenbarten Getriebesystems eine elektromagnetisch betätigtes Haupt- Strombegrenzungsventil 220 für die selektive Verbindung des Kupplungsnehmerzylinders 22 und/oder des hydraulischen Getriebeschaltstellgliedes 214 mit einem hydraulischen Druckspeicher 224 oder mit einem Reservoir 226. Der Speicher 224 wird auf einen vorbestimmten Druck geladen und durch eine elektrisch betriebenen Pumpe 223, über ein Rückschlagventil 224, über einem Mindestbetriebsdruck gehalten, wenn das System gestartet wird. Ein Druckwandler 260 überwacht den Druck in dem Speicher 224, und die Pumpe 223 wird von der elektronischen Steuereinheit 36 gesteuert, um den Druck in dem Speicher 224 über dem vorbestimmten Mindestbetriebsdruck zu halten.

Das Hauptsteuerventil 220 hat eine Spule 250, die durch einen Elektromagnet 220a gegen eine Feder 251 verschoben wird. Die Spule 250 wird von dem Elektromagnet 220a unter der Steuerung der Steuereinheit 36 in eine von drei Positionen verschoben.

In einer ersten Position des Hauptsteuerventils 220, wie in Fig. 8 dargestellt, wird die Arbeitskammer des Kupplungsnehmerzylinders 22 zu dem Reservoir 226 um den Steg 225 der Spule 250 über den Strömungspfad Z ventiliert, und die Versorgungsleitung 265 ist mit dem Reservoir 226 zwischen den Stegen 257 und 258 verbunden.

In einer zweiten Position des Hauptsteuerventils 220 wird die Spule 250 nach rechts verschoben, so daß: die Arbeitskammer des Kupplungsnehmerzylinders 22 weiterhin zu dem Reservoir 226 über den Strömungspfad Z ventiliert wird, während die Leitung 265 von dem Reservoir 226 durch den Steg 258 getrennt ist, und mit dem Druckspeicher 224 zwischen den Stegen 257 und 258 verbunden ist.

In einer dritten Position des Hauptsteuerventils 220 wird die Spule 250 weiter nach rechts verschoben, so daß der Strömungspfad Z geschlossen ist und die Arbeitskammer des Kupplungsnehmerzylinders 22 mit dem Druckspeicher 224 zwischen den Stegen 256 und 257 verbunden ist, während die Leitung 265 mit dem Speicher 224 verbunden bleibt.

Die Leitung 265 verbindet den Getriebeschaltungsmechanismus 25 mit dem hydraulischen Druckspeicher 224 oder dem Reservoir 226, abhängig von der Position des Hauptsteuerventils 220.

Das Gangschaltelement 110 ist quer zu den Schaltschienen 111, 112, 113 durch das Fluiddruckstellglied 214 bewegbar, um das Gangschaltelement 110 mit einer der Schaltschienen 111, 112, 113 auszurichten und somit das Paar von Gängen zu wählen, das der Schaltschiene zugeordnet ist.

Das Stellglied 214 umfaßt einen doppeltwirkenden Plungerkolben mit einer Bedienungsstange 214a, die betriebsbereit mit der Welle 120 verbunden ist, an welcher das Gangschaltelement 110 montiert ist, mit einer dazwischenliegenden Schwenkverbindung 180. Die Bedienungsstange 214a erstreckt sich von einer Seite eines Kolbens 216 des Stellglieds 214, so daß die Arbeitsfläche des Stangenendes des Kolbens 216 kleiner als jene an dem gegenüberliegenden Kopfende ist. Angesichts der unterschiedlichen Flächen an den Seiten des Kolbens 214 wird der Kolben 216 entlang dem Stellglied 214 verschoben, wenn beide Seiten des Kolbens 216 mit dem Speicher 224 verbunden sind, um die zugehörige Bedienungsstange 214a auszufahren. Wenn jedoch die Seite des Kopfendes des Kolbens 216 mit dem Reservoir 226 verbunden ist, während die Seite des Stangenendes mit dem Speicher 224 verbunden ist, bewirkt das Druckdifferential über dem Kolben 216, daß dieser entlang dem Stellglied 214 zum Einziehen der zugehörigen Bedienungsstange 214a verschoben wird.

Die Zufuhr von hydraulischem Fluid zu dem Stangenende des Kolbens 216 wird direkt von dem Hauptsteuerventil 220 gesteuert. Die Zufuhr von hydraulischem Fluid zu dem Kopfende des Kolbens 216 wird von dem Hauptsteuerventil 220 durch ein weiteres elektromagnetisch betätigtes, proportionales Strombegrenzungsventil 221 gesteuert. Das Ventil 221 verbindet die Seite des Kopfendes des Kolbens 216 mit dem Hauptsteuerventil 220 oder dem Reservoir 226.

Die proportionalen Strombegrenzungsventile 220 und 221 werden von der elektronischen Steuereinheit 36 gesteuert, um gegenüberliegende Seiten des Kolbens 216 mit passendem Druck zu beaufschlagen, so daß die Bewegung des Kolbens 216 und der zugehörigen Bedienungsstange 214a gesteuert wird, um die notwendige Schaltschiene 111, 112 oder 113 zu wählen, wie in WO 97/05410 oder WO 97/40300 offenbart ist, deren Offenbarungen hiermit per Referenz aufgenommen werden.

Ein Potentiometer 227 ist mit der Bedienungsstange 214a verbunden, um ein Signal zu liefern, welches die Position der Bedienungsstange und des damit verbundenen Gangschaltelements 110 anzeigt. Signale von dem Potentiometer 227 werden zu der Steuereinheit 36 geleitet, um eine Anzeige der Position der Bedienungsstange und des Gangschaltelements 110 zu liefern. Das Getriebe­ system kann somit so kalibriert werden, daß vorbestimmte Positionssignale von dem Potentiometer 227 dem Eingriff des Gangschaltelements 110 mit jeder der Schaltschienen 111, 112 und 113 entsprechen.

Messungen von dem Potentiometer 227 können dann in dem geschlossenen Regelsystem zur Steuerung der Ventile 220 und 221 verwendet werden, um das Gangschaltelement 110 in die vorbestimmten Positionen für den Eingriff mit den gewünschten Schaltschienen 111, 112 und 113 zu bewegen.

Wenn sich das Hauptsteuerventil 220 in der in Fig. 8 dargestellten Position befindet, die den abgeschalteten Zustand des Elektromagnets 220a darstellt, sind sowohl der Kupplungsnehmerzylinder 22 als auch der Getriebe­ schaltungsmechanismus 25 über die Leitung 265 mit dem Reservoir 226 verbunden. Der Kupplungsnehmerzylinder 22 und das Stellglied 214 werden dadurch drucklos.

Wenn das Steuerventil 220 in seine zweite Position bewegt wird, bleibt das Kupplungsstellglied 22 drucklos, aber der Getriebeschaltungsmechanismus 25 wird mit Druck beaufschlagt. Eine geeignete Steuerung des Elektromagnets 221a durch die Steuereinheit 36, wie in WO 97/05410 oder WO 97/40300 offenbart, kann dann das Stellglied 214 veranlassen, eine geeignete Schalt­ schiene 111, 112 oder 113 zu wählen. Die Steuereinheit 36 betätigt auch selektiv den Elektromagnet 170, um das Eingriffsglied 160 in den richtigen Pfad zu schalten, so daß der richtige Gang gewählt wird.

Die Bewegung des Hauptsteuerventils 220 in seine dritte Position verbindet die Arbeitskammer des Kupplungsnehmerzylinders 22 mit dem Speicher 224, wodurch die Kupplung 14 gelöst wird.

Der Kupplungsnehmerzylinder 22 und der Getriebeschaltungsmechanismus 25 können somit durch die richtige Manipulation der Elektromagnete 220a, 221a und 170 durch die Steuereinheit 36 gesteuert werden, um einen Gangwechsel beim Starten aus dem Stillstand, während sich das Fahrzeug bewegt, oder wenn das Fahrzeug anhält, vorzunehmen.

Es können verschiedene Modifizierungen vorgenommen werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Während zum Beispiel die Erfindung mit Bezugnahme auf ein halbautomatisches Getriebesystem beschrieben wurde, in dem sowohl die Kupplung als auch der Getriebeschaltungsmechanismus hydraulisch betätigt werden, kann die Erfindung auch bei vollständig automatisierten Getrie­ besystemen angewendet werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Elektromagnet 170 zur Bewegung mit dem Gangschaltelement 110 montiert sein, so daß das Eingriffsglied 160 an einer von zwei Positionen umgeschaltet werden kann; einer ersten Position zwischen der ersten und zweiten Schaltschiene 111, 112, wie in Fig. 4 dargestellt; und einer zweiten Position zwischen der zweiten und dritten Schaltschiene 112, 113.

Während in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel hydraulische Mittel zur Betätigung der Kupplung und zur Bewegung des Gangschaltelements 110 verwendet werden, können ferner hydraulische, pneumatische und/oder elektrische Stellglieder verwendet werden, wie zum Beispiel Elektromotoren oder Elektromagnete, wie zum Beispiel in DE 195 04 847; WO 97/01456 oder DE 197 34 023 offenbart ist, deren Offenbarungen hiermit per Referenz aufgenommen werden.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor­ schläge 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 Merkmalskombinationen 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 Kom­ bination 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. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (20)

1. Getriebeschaltungsmechanismus für ein automatisiertes Getriebesystem mit einem Wechselgetriebe mit einer Mehrzahl verschiedener Gangübersetzungsverhältnisse, wobei der Getriebeschaltungsmecha­ nismus umfaßt: ein Gangschaltelement und eine Mehrzahl von Schaltschienen, wobei jede Schaltschiene für eine axiale Bewegung ausgerichtet ist, wobei jeder der Schaltschienen ein anderes Paar von Gangübersetzungsverhältnissen zugeordnet ist, wobei die axiale Bewegung der Schaltschiene in eine Richtung das Schalten in eines der zugeordneten Gangübersetzungsverhältnisse bewirkt und die axiale Bewegung der Schaltschiene in die entgegengesetzte Richtung das Schalten in das andere der zugeordneten Gangübersetzungsverhältnisse bewirkt; Mittel, die zur Bewegung des Gangschaltelements entlang einer Achse quer zu den Längsachsen der Schaltschienen vorgesehen sind, wodurch das Gangschaltelement in eine ausgewählte der Schaltschienen umgeschaltet und mit dieser in Eingriff gebracht werden kann, wobei das Gangschaltelement eine Struktur für den Eingriff mit einer Bahn aufweist, wobei die Bahn zwei Pfade definiert, wobei der Eingriff der Struktur an dem Gangschaltelement in die Bahn bei Bewegung des Gangschalt­ elements entlang der Querachse bewirkt, daß das Gangschaltelement in eine oder die andere Richtung um die Querachse geschwenkt wird, abhängig von dem verfolgten Pfad, während sich das Gangschaltelement bewegt, um mit jeder der Schaltschienen in Eingriff zu gelangen, wodurch eine axiale Bewegung einer in Eingriff stehenden Schaltschiene verursacht wird, um mit einem zugehörigen Getriebe in Eingriff zu gelangen; und Mittel, die zum selektiven Umschalten zwischen einem Pfad und dem anderen in Übereinstimmung mit dem zu wählenden Gangübersetzungsverhältnis vorgesehen sind.

2. Getriebeschaltungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei die Struktur an dem Gangschaltelement so ausgebildet ist, daß sie mit Strukturen an der Bahn in Eingriff gelangt, wodurch die Struktur so gelenkt wird, daß sie einem Pfad der Bahn oder dem anderen Pfad der Bahn folgt, abhängig von der Ausrichtung der Struktur.

3. Getriebeschaltungsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Struktur an dem Gangschaltelement in eine erste Ausrichtung vorgespannt ist, wobei Mittel vorgesehen sind, um die Struktur aus der ersten Ausrichtung in eine zweite Ausrichtung umzuschalten.

4. Getriebeschaltungsmechanismus nach Anspruch 3, wobei ein Elektromagnet vorgesehen ist, um die Struktur an dem Gangschaltelement aus ihrer ersten Ausrichtung in ihre zweite Ausrichtung umzuschalten.

5. Getriebeschaltungsmechanismus nach einem der Ansprüche 2 bis 4, in dem die Struktur an dem Gangschaltelement ein rhombenförmiges Eingriffsglied mit zwei Paaren paralleler Seiten und diagonal gegenüberliegenden spitzen Ecken - umfaßt, wobei das Eingriffsglied schwenkbar an dem Gangschaltelement befestigt und zwischen einer ersten Ausrichtung, in der ein Paar paralleler Seiten parallel zu den Wänden der Bahn angeordnet ist, und einer zweiten Ausrichtung, in der das andere Paar paralleler Seiten parallel zu den Wänden der Bahn angeordnet ist, schwenkbar ist, wobei die spitzen Ecken des Eingriffsglieds, abhängig von der Bewegungsrichtung des Gangschaltelements die vordere Kante des Eingriffsglieds bilden, wobei in der ersten Ausrichtung des Eingriffsglieds die vorderen Kanten des Eingriffsglieds an entgegengesetzten Seiten der Bahn zu den vorderen Kanten des Eingriffsglieds angeordnet sind, wenn sich das Eingriffsglied in seiner zweiten Ausrichtung befindet; wobei die Bahn in verschiedene Pfade unterteilt ist, wobei die Bahn in ihrer Mitte geteilt ist, so daß der Pfad, dem das Eingriffsglied folgt, von der Seite der Bahn abhängt, auf welcher die vorderen Kanten des Eingriffsglieds angeordnet sind.

6. Getriebeschaltungsmechanismus nach Anspruch 5, in welchem das Eingriffsglied schwenkbar an dem Gangschaltelement in einer Ausnehmung montiert ist, wobei die Ausnehmung die Bewegung des Eingriffsglieds zwischen seiner ersten Ausrichtung und seiner zweiten Ausrichtung begrenzt.

7. Getriebeschaltungsmechanismus nach Anspruch 4 oder 5, in dem Federmittel das Eingriffsglied in seine erste Ausrichtung vorspannen.

8. Getriebeschaltungsmechanismus nach einem der Ansprüche 5 bis 7, in dem ein Fortsatz von dem oberen Ende des Eingriffsglieds neben einer seiner vorderen Kanten absteht, wobei der Fortsatz für den Eingriff mit einem elektromagnetisch betätigten Plungerkolben ausgebildet ist, wobei der elektromagnetisch betätigte Plungerkolben im erregten Zustand bewirkt, daß das Eingriffsglied aus seiner ersten Ausrichtung in seine zweite Ausrichtung umgeschaltet wird.

9. Getriebeschaltungsmechanismus nach Anspruch 8, wobei der Fortsatz für den Eingriff mit einer Führungsschiene ausgebildet ist, durch welche das Eingriffsglied aus seiner ersten Ausrichtung in seine zweite Ausrichtung umgeschaltet werden kann.

10. Getriebeschaltungsmechanismus nach Anspruch 8, wobei der elektromagnetisch betätigte Plungerkolben zur Bewegung mit dem Gangschaltelement montiert und dazu ausgebildet ist, das Eingriffsglied an verschiedenen Punkten entlang der Bahn aus seiner ersten Ausrichtung in seine zweite Ausrichtung umzuschalten.

11. Getriebeschaltungsmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Verwendung mit einem Fünfgang-Getriebe, wobei der Getriebeschaltungsmechanismus drei Schaltschienen enthält, wobei die Bahn sich koaxial zu der Querachse der Bewegung des Gangschaltelements erstreckt und jeweils ein Paar von Verzweigungen an jedem Ende aufweist, das einer ersten bzw. einer dritten Schaltschiene entspricht, wobei die Bahn zwischen ihren Enden an einer Position geteilt ist, die einer zweiten Schaltschiene entspricht.

12. Getriebeschaltungsmechanismus nach Anspruch 11, in dem die Bahn durch eine Öffnung in einer gekrümmten Platte gebildet ist, die in einem angrenzenden Verhältnis zu der Bewegungsbahn des Gangschaltele­ ments angeordnet ist, wobei die Öffnung die verzweigten Enden der Bahn und einen mittleren Abschnitt größerer Breite definiert, wobei eine Führung an der gekrümmten Platte montiert ist, wobei die Führung einen rautenförmigen Fortsatz aufweist, der in den verbreiterten Abschnitt der Bahn ragt, um die Bahn in zwei Pfade zu teilen.

13. Getriebeschaltungsmechanismus nach Anspruch 12, wobei die Führung koaxial zu der Öffnung in der gekrümmten Platte montiert ist und eine Führungsschiene definiert, die zwischen dem rautenförmigen Fortsatz und dem verzweigten Ende verläuft, das der dritten Schaltschiene entspricht, wobei die Führungsschiene von der Bahn entfernt ist, aber durch die Struktur an dem Gangschaltelement in Eingriff gebracht werden kann, um ein Umschalten des verfolgten Pfades herbeizuführen.

14. Getriebeschaltungsmechanismus nach einem der Ansprüche 11 bis 13, in dem ein elektromagnetisch betätigter Plungerkolben zwischen dem verzweigten Ende der Bahn, das der ersten Schaltschiene entspricht, und der mittleren Teilung der Bahn, die der zweiten Schaltschiene entspricht, angeordnet ist, wobei der elektromagnetisch betätigte Plungerkolben so angeordnet ist, daß bei Betätigung des Elektromagnets die Struktur an dem Gangschaltelement zwischen einer ersten Ausrichtung und einer zweiten Ausrichtung umgeschaltet wird, wenn das Gangschaltelement zwischen der ersten und zweiten Schaltschiene angeordnet ist.

15. Getriebeschaltungsmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gangschaltelement an einer Welle zur Bewegung entlang einer Achse quer zu der Längsachse der Schaltschienen montiert ist, wobei die Welle eine freie Drehbewegung des Gangschaltelements ermöglicht, während sie axial bewegt wird.

16. Getriebeschaltungsmechanismus nach Anspruch 15, in dem ein Stellgliedmittel zur Drehbewegung in bezug auf die Welle montiert ist, wobei das Gangschaltelement sich axial mit der Welle bewegt.

17. Getriebeschaltungsmechanismus nach Anspruch 15, in dem das Gangschaltelement axial und drehend zu der Welle bewegbar ist, wobei ein Stellglied auf das Gangschaltelement wirkt, um das Gangschaltelement axial zu der Welle zu bewegen.

18. Getriebeschaltungsmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, in dem das Gangschaltelement entlang einer Achse quer zu einer Längsachse der Schaltschienen durch ein doppeltwirkendes hydraulisches oder pneumatisches Stellglied oder ein elektrisches Stellglied bewegt wird.

19. Getriebeschaltungsmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, in dem eine elektronische Steuereinheit vorgesehen ist zur Steuerung der Bewegung des Gangschaltelements entlang einer Achse quer zu einer Längsachse der Schaltschienen, und zum Umschalten des Pfades, dem die Struktur an dem Gangschaltelement folgt, um den erforderlichen Gangwechsel vorzunehmen.

20. Getriebeschaltungsmechanismus, im wesentlichen wie hierin beschrieben und mit Bezugnahme auf die und wie in den Fig. 1 bis 8 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt.