DE102006061607A1

DE102006061607A1 - Schaltvorrichtung eines manuell schaltbaren KFZ-Getriebes

Info

Publication number: DE102006061607A1
Application number: DE102006061607A
Authority: DE
Inventors: Eckhardt LÜBKE; Matthias Reisch; Bernd Schepperle; Detlef Baasch; Bernhard Sich; Gerhard Gumpoltsberger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-07-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung eines manuell schaltbaren Kfz-Getriebes mit einer Konvertierungsvorrichtung zur getriebeinternen Umsetzung von Wähl- und Schaltbewegungen eines in einem H-Schaltschema oder mehrfach-H-Schaltschema mit jeweils zwei aufeinander folgenden Gängen (G1, G2; G3; G4; G5, G6) pro Schaltgasse betätigbaren Handschalthebels. Zur universellen Adaptierbarkeit der Konvertierungsvorrichtung (1.1, 1.2) umfasst diese eine Schaltwelle (2) mit einem Schaltfinger (3) sowie mehrere Kopplungselemente (6) mit jeweils einem Mitnehmer (14, 24, 34, 44) und mindestens einer Kulissenführung (7), wobei die Kopplungselemente (6) tangentialnormal zu den Schaltstangen (15, 25, 35, 45) angeordnet und tangentialbeweglich gelagert sind, wobei die Schaltwelle (2) senkrecht zu der tangentialen Bewegungsachse (10) der Kopplungselemente (6) angeordnet und über eine Axialverschiebung (20) durch den Eingriff des Schaltfingers (3) in einen der Mitnehmer (14, 24, 34, 44) selektiv mit einem der Kopplungselemente (6) koppelbar ist und wobei in jeder Kulissenführung (7) eines Kopplungselementes (6) jeweils ein Führungsbolzen (16, 26, 36, 46) einer Schaltstange (15, 25, 35, 45) eingreift, der ein Gang (G1, G2; G3, G4; G5, G6) einer gemeinsamen Schaltgasse zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung eines manuell schaltbaren Kfz-Getriebes, bei dem mehrere Gänge unterschiedlicher Übersetzung durch jeweils einen Gangradsatz mit einem drehfest auf einer Getriebewelle angeordneten Festrad und einem drehbar auf einer anderen Getriebewelle gelagerten Losrad gebildet sind, die Gänge getriebeintern durch das Ein- und Ausrücken jeweils einer zwischen dem betreffenden Losrad und der zugeordneten Getriebewelle angeordneten Gangkupplung ein- und auslegbar sind, und die meisten Gangkupplungen paarweise in Schaltpaketen zusammengefasst sind, die formschlüssig mit jeweils einer axial verschiebbaren Schaltstange in Stellverbindung stehen, wobei mindestens ein Schaltpaket die Gangkupplungen von zwei nicht aufeinander folgenden Gängen enthält, und eine Konvertierungsvorrichtung zur getriebeinternen Umsetzung von Wähl- und Schaltbewegungen eines in einem H-Schaltschema oder mehrfach-H-Schaltschema mit jeweils zwei aufeinander folgenden Gängen pro Schaltgasse betätigbaren Handschalthebels vorgesehen ist.
Ein Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs weist mindestens zwei achsparallele Getriebewellen auf, die selektiv über mehrere Gangradsätze unterschiedlicher Übersetzung miteinander in Triebverbindung bringbar sind. Die Gangradsätze weisen jeweils mindestens ein auf einer der beiden Getriebewellen drehfest angeordnetes Festrad und ein auf der anderen der beiden Getriebewellen drehbar gelagertes Losrad auf. Das Losrad steht mit dem Festrad bevorzugt durch einen unmittelbaren Verzahnungseingriff in Triebverbindung und ist mittels einer zugeordneten Gangkupplung mit der betreffenden Getriebewelle drehfest verbindbar. Durch das Schließen einer Gangkupplung wird somit das Losrad des betreffenden Gangradsatzes mit der zugeordneten Getriebewelle drehfest verbunden und damit der betreffende Gang getriebeintern eingelegt. Durch das Öffnen der Gangkupplung wird die drehfeste Verbindung des Losrades mit der zugeordneten Getriebewelle wieder gelöst und damit der betreffende Gang getriebeintern ausgelegt.
Üblicherweise sind die Gangkupplungen als sperrsynchronisierte oder als unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet, die jeweils über eine drehfest und axial verschiebbar auf der betreffenden Getriebewelle angeordnete Schaltmuffe ein- und ausrückbar sind. Zur Betätigung der Schaltmuffe und somit zum getriebeinternen Ein- und Auslegen eines Gangs ist zumeist eine Schaltstange vorgesehen, die achsparallel benachbart zu der betreffenden Getriebewelle angeordnet ist, axial verschiebbar gelagert ist, und über eine starr befestigte sowie in eine äußere Ringnut der Schaltmuffe eingreifende Schaltgabel mit der Schaltmuffe in Wirkverbindung steht.
Alternativ dazu kann die Schaltstange auch über eine formschlüssige Stellverbindung mit einer Schaltschwinge in Wirkverbindung stehen, die zwischen der Schaltstange und der Schaltmuffe angeordnet ist, um eine tangentiale Drehachse schwenkbar gelagert ist, und mit einem gabelförmigen Teil in die äußere Ringnut der Schaltmuffe eingreift.
Zur Begrenzung des Bauraumbedarfs sind die Losräder von zwei benachbarten Gangradsätzen jeweils bevorzugt auf derselben Getriebewelle angeordnet und die betreffenden zwei Gangkupplungen in einem Schaltpaket mit einer gemeinsamen Schaltmuffe zusammengefasst, so dass das Ein- und Auslegen der betreffenden zwei Gänge über eine Axialverschiebung einer einzigen Schaltstange in jeweils entgegengesetzter Richtung erfolgt.
Bei manuell schaltbaren Schaltgetrieben sind üblicherweise die Gangradsätze aufeinander folgender Gänge paarweise axial benachbart zwischen den Getriebewellen angeordnet, weisen jeweils paarweise die gleiche Zuordnung der Fest- und Losräder zu den Getriebewellen und ein gemeinsames Schaltpaket auf, so dass jeweils zwei aufeinander folgende Gänge über eine gemeinsame Schaltstange ein- und auslegbar sind. Damit entspricht die Zuordnung der Gänge zu den Schaltstangen dem üblichen H-Schaltschema oder mehrfach-H-Schaltschema mit mehreren Schaltgassen und einer die Schaltgassen verbindenden Wählgasse eines Handschalthebels, über den ein Fahrer die Auswahl der Schaltgasse sowie das Ein- und Auslegen eines der gewählten Schaltgasse zugeordneten Gangs manuell steuern kann.
Die getriebeinterne Zuordnung der Gänge zu den Schaltstangen entspricht somit genau der Zuordnung der betreffenden Gänge zu den Schaltgassen in dem Schaltschema des Handschalthebels. Dies ermöglicht eine relativ einfache mechanische Übertragung der Wähl- und Schaltbewegungen des Handschalthebels auf die Schaltstangen und Schaltpakete des Schaltgetriebes. Dabei entspricht eine Wählbewegung des Handschalthebels, also, ein Wechsel der Schalthebelposition zwischen zwei Schaltgassen innerhalb der Wählgasse, getriebeintern einem Wechsel der Wirkverbindung eines mit dem Schalthebel in Verbindung stehenden Schaltsteuerelementes zwischen zwei den betreffenden Schaltgassen zugeordneten Schaltstangen, und eine Schaltbewegung des Schalthebels, also ein Wechsel der Schalthebelposition zwischen einer Schaltposition eines ersten Gangs, einer Neutralposition und einer Schaltposition eines zweiten Gangs innerhalb der gewählten Schaltgasse, entspricht getriebeintern einer Axialverschiebung der betreffenden Schaltstange zwischen einer ersten Schaltposition, in welcher der erste Gang eingelegt ist, einer Neutralposition, in welcher beide Gänge ausgelegt sind, und einer zweiten Schaltposition, in welcher der zweite Gang eingelegt ist.
Eine typische Schaltvorrichtung eines manuell schaltbaren Kfz-Getriebes, bei dem die Schaltpakete jeweils die Gangkupplungen von zwei aufeinander folgenden Gängen enthalten und Wähl- und Schaltvorgänge von einem Fahrer manuell über einen Handschalthebel in einem mehrfach-H-Schaltschema vorgenommen werden, ist beispielsweise in der DE 39 34 733 A1 beschrieben. Die dortige Schaltvorrichtung weist eine Schaltwelle mit einem Schaltfinger auf, die tangential-normal zu den Schaltstangen des Schaltgetriebes ausgerichtet ist und axial verschiebbar sowie um ihre Längsachse drehbar gelagert ist. Unter dem Begriff tangential-normal wird eine Anordnung verstanden, bei der die Längsachsen der Schaltwelle und der Schaltstangen im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind, sich jedoch nicht kreuzen. Demnach sind die Schaltwelle und die Schaltstangen in unterschiedlichen Ebenen angeordnet.
Mittels einer Gestängevorrichtung wird eine Wählbewegung des Handschalthebels in eine Axialverschiebung der Schaltwelle und eine Schaltbewegung des Handschalthebels in eine Drehung der Schaltwelle umgesetzt. Durch eine Axialverschiebung der Schaltwelle wird der Schaltfinger jeweils aus einer formschlüssigen Kopplung mit einem Mitnehmer einer bestimmten Schaltstange gelöst und mit einem Mitnehmer einer anderen Schaltstange formschlüssig gekoppelt. Bei einer derartigen Anordnung wird zumeist durch Anschlagelemente sichergestellt, dass das Lösen und Herstellen der formschlüssigen Kopplung des Schaltfingers der Schaltwelle mit den Mitnehmern der Schaltstangen jeweils nur in der Neutralposition der Schaltstangen möglich ist. Durch eine Drehung der Schaltwelle wird die betreffende Schaltstange mittels des Schaltfingers und des Mitnehmers axial verschoben und damit ein der Schaltstange zugeordneter Gang eingelegt, sowie bei einer Gegenbewegung entsprechend ausgelegt.
Es sind jedoch auch Schaltgetriebe bekannt, bei denen zumindest einige Schaltpakete jeweils die Gangkupplungen von zwei nicht aufeinander folgenden Gängen enthalten. Beispielsweise wird in der DE 41 37 143 A1 ein automatisiertes Schaltgetriebe vorgeschlagen, bei dem die Gangkupplungen des ersten Gangs und des dritten Gangs sowie die Gangkupplungen des zweiten Gangs und des vierten Gangs jeweils in einem gemeinsamen Schaltpaket zusammengefasst sind sowie jeweils durch eine gemeinsame Betätigungseinrichtung ein- und ausrückbar sind. Hierdurch kann bei einem Schaltvorgang zwischen zwei aufeinander folgenden Gängen das Auslegen des anfangs einge legten Lastgangs und das Synchronisieren und Einlegen des einzulegenden Zielgangs teilweise zeitlich überschnitten erfolgen, wodurch der Schaltvorgang insgesamt beschleunigt abläuft.
Eine andere bekannte Bauart eines Schaltgetriebes, bei dem zumindest einige Schaltpakete jeweils die Gangkupplungen von zwei nicht aufeinander folgenden Gängen enthalten, ist das Doppelkupplungsgetriebe. Ein typisches Doppelkupplungsgetriebe ist beispielsweise aus der DE 103 05 241 A1 bekannt. Dieses Doppelkupplungsgetriebe weist zwei über jeweils eine Trennkupplung mit einem Antriebsmotor verbindbare Eingangswellen und zwei Vorgelegewellen auf, wobei die Vorgelegewellen über jeweils ein Ausgangsrad mit einem gemeinsamen Abtriebsrad in Triebverbindung stehen. Die Gangradsätze der Gänge sind wechselweise derart auf die beiden Eingangswellen verteilt, dass die ungeraden Gänge der als Zentralwelle ausgebildeten ersten Eingangswelle und die geraden Gänge der als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Eingangswelle zugeordnet sind. Die Festräder der Gangradsätze sind jeweils auf den Eingangswellen und die Losräder mit den zugeordneten Gangkupplungen auf den Vorgelegewellen angeordnet, wobei mehrere Paare von Zahnradsätzen jeweils ein gemeinsames Festrad aufweisen. In der sechsgängigen Ausführung dieses Doppelkupplungsgetriebes sind die Gangkupplungen des ersten Gangs und des dritten Gangs, des zweiten Gangs und des sechsten Gangs sowie des Rückwärtsgangs und des vierten Gangs jeweils in einem gemeinsamen Schaltpaket zusammengefasst, wogegen die Gangkupplung des fünften Gangs ein separates Schaltpaket bildet.
Aufgrund der Zuordnung der Gänge zu den Eingangswellen und der Zuordnung der Gänge zu den Schaltpaketen können Schaltvorgänge zwischen zwei aufeinander folgenden Gängen bei gleichzeitig eingelegtem Last- und Zielgang durch ein zeitlich überschnittenes Öffnen der dem Lastgang zugeordneten Trennkupplung sowie Schließen der dem Zielgang zugeordneten Trennkupplung und somit ohne Zugkraftunterbrechung durchgeführt werden. Da ein derartiger Steuerungsablauf relativ komplex ist, sind alle bekannten Doppelkupplungsgetriebe automatisiert ausgebildet, welches einen hohen steuerungstechnischen Aufwand, wie ein Getriebesteuergerät, Schalt- und Kupplungssteller sowie Drehzahl- und Positionssensoren, erfordert.
Es ist somit offensichtlich, dass sich für eine manuelle Schaltbetätigung vorgesehene Schaltgetriebe in ihrem inneren Aufbau wesentlich von automatisierten Schaltgetrieben, insbesondere auch von automatisierten Doppelkupplungsgetrieben, unterscheiden. Daher werden manuelle Schaltgetriebe und automatisierte Schaltgetriebe bislang ohne nennenswerte Synergieeffekte in unterschiedlichen Produktionslinien hergestellt. Aufgrund des allgemeinen Kostendrucks besteht aber schon länger ein Bedarf, manuelle Schaltgetriebe und automatisierte Schaltgetriebe baulich einander anzugleichen, um eine höhere Anzahl von Gleichteilen und damit Kosteneinsparungen erzielen zu können.
Im Hinblick darauf wird beispielsweise in der DE 103 43 991 A1 vorgeschlagen, ein manuelles Schaltgetriebe aus einem automatisierten Doppelkupplungsgetriebe abzuleiten, indem die beiden Eingangswellen drehfest miteinander verbunden oder durch eine einzige, entsprechend ausgebildete Eingangswelle ersetzt werden. Die resultierende Eingangswelle steht dann über eine einzige Trennkupplung mit dem Antriebsmotor in Verbindung. Der übrige Aufbau des Doppelkupplungsgetriebes, wie auch die Anordnung der Gangradsätze und die Zuordnung der Gänge zu den Schaltpaketen, wird in der manuell schaltbaren Ausführung unverändert beibehalten, so dass beide Ausführungsformen des Schaltgetriebes eine größtmögliche Übereinstimmung und eine entsprechend hohe Anzahl von Gleichteilen aufweisen sowie in einer gemeinsamen Produktionslinie hergestellt werden können.
Ebenso kann aus dem zuvor beschriebenen automatisierten Schaltgetriebe mit einer Eingangswelle unter Beibehaltung der inneren Getriebestruktur eine manuell schaltbare Ausführung abgeleitet werden. Da aber die Zuordnung der Gänge zu den Schaltpaketen und den Schaltstangen bei einem automatisierten Schaltgetriebe zumeist nicht dem bei manuellen Schaltgetrieben üblichen H-Schaltschema oder mehrfach-H-Schaltschema eines Handschalthebels mit jeweils zwei aufeinander folgenden Gängen pro Schaltgasse entspricht, ist bei einem daraus abgeleiteten manuellen Schaltgetriebe eine Schaltvorrichtung mit einer Konvertierungsvorrichtung erforderlich, mittels der die Wähl- und Schaltbewegungen des Handschalthebels getriebeintern entsprechend umgesetzt werden.
Eine solche Konvertierungsvorrichtung hat unter anderem die Aufgabe, zum Ein- und Auslegen von zwei Gängen, die einer gemeinsamen Schaltgasse des Handschalthebels, getriebeintern jedoch unterschiedlichen Schaltpaketen und somit zwei Schaltstangen zugeordnet sind, beim Verschwenken des Handschalthebels innerhalb der Schaltgasse wechselweise eine Stellverbindung mit einer der beiden Schaltstangen herzustellen, und die Schwenkbewegung des Handschalthebels in die Schaltposition des betreffenden Gangs und zurück in die Neutralposition in eine entsprechende Axialbewegung der jeweils gekoppelten Schaltstange zum Ein- und Ausrücken der betreffenden Gangkupplung des zugeordneten Schaltpaketes umzusetzen. Da ein entsprechender Bedarf schon seit längerem besteht, liegen bereits mehrere Vorschläge für die technische Ausführung einer derartigen Schaltvorrichtung vor.
So ist in der FR 2 815 103 A1 eine gattungsgemäße Schaltvorrichtung beschrieben, bei der eine Schaltwelle tangential-normal zu mehreren Schaltstangen angeordnet ist und gabelförmige Mitnehmer der Schaltstangen durchdringt, wobei eine Axialverschiebung der Schaltwelle einer Wählbewegung und eine Drehung der Schaltwelle um ihre Längsachse einer Schaltbewegung eines zugeordneten Handschalthebels entspricht. Die Schaltwelle weist mehrere kreisbogenförmige Zahnradsegmente von 90° oder 180° auf, die derart axial beabstandet und umfangsseitig angeordnet sind, dass in den jeweils einer Schaltgasse des Handschalthebels entsprechenden Axialpositionen der Schaltwelle jeweils maximal zwei Zahnradsegmente in Überdeckung mit den Mitnehmern von zwei Schaltstangen stehen und mit an den Mitnehmern partiell angeordneten Zahnstangenelementen in Eingriff bringbar sind.
Durch die Anordnung der kreisbogenförmigen Zahnradsegmente an der Schaltwelle und der Zahnstangenelemente an den Mitnehmern der Schaltstangen sind vielfältige Kopplungskombinationen möglich. So kann die Schaltwelle z. B. zur Schaltung von zwei Gängen einer Schaltgasse des Handschalthebels, die unterschiedlichen Schaltstangen zugeordnet sind, mit den betreffenden beiden Schaltstangen gekoppelt werden. Dabei können durch eine entsprechende Anordnung der Zahnradsegmente und der Zahnstangenelemente auch zwei Gänge einer Schaltgasse gekoppelt werden, deren Schaltstangen zum Ein- und Ausrücken der zugeordneten Gangkupplungen in dieselbe Richtung verschoben werden müssen. Nachteilig an dieser Schaltvorrichtung ist jedoch der hohe Aufwand für die Herstellung der Verzahnungselemente. Des weiteren besteht bei dieser Schaltvorrichtung die Schwierigkeit, die Schaltwelle in einer Neutralposition einer Schaltgasse jeweils über die zugeordneten Verzahnungselemente einerseits mit der Schaltstange des einen, einzulegenden Gangs zu koppeln und mit der Schaltstange des anderen, nicht einzulegenden Gangs nicht zu koppeln, d. h. beim Einlegen des einen Gangs die Schaltstange des anderen Gangs nicht zu verschieben.
Eine andere Bauform einer gattungsgemäßen Schaltvorrichtung ist aus der DE 102 31 547 A1 bekannt. Dort sind zwei achsparallel zueinander angeordnete Schaltwellen vorgesehen, die tangential-normal zu den Schaltstangen des Schaltgetriebes angeordnet sind, über ein Zahnradpaar entgegengesetzt drehbar miteinander in Triebverbindung stehen, und über beidseitige Mitnehmerkränze an einem der beiden Zahnräder gemeinsam axial verschiebbar sind. Die erste Schaltwelle steht mit einem Handschalthebel in Stellverbindung, wobei ein Wählvorgang des Handschalthebels einer Axialverschiebung der beiden Schaltwellen und ein Schaltvorgang einer Drehung der ersten Schaltwelle in die eine Richtung sowie einer Drehung der zweiten Schaltwelle in die Gegenrichtung entspricht. Die beiden Schaltstangen weisen mehrere Schaltfinger auf, die derart axial beabstandet sind, dass in den jeweils einer Schaltgasse des Handschalthebels entsprechenden Axialpositionen der Schaltwellen insgesamt maximal zwei Schaltfinger mit entsprechenden U-förmigen Mitnehmern der Schaltstangen in Eingriff stehen. Die Schaltfinger der beiden Schaltwellen und die Mitnehmer der Schaltstangen sind derart ausgebildet, dass mit jedem Schaltfinger jeweils nur eine Axialverschiebung der betreffenden Schaltstange in eine Richtung zum Einlegen des zugeordneten Gangs und zurück zum Auslegen dieses Gangs möglich ist.
Durch die Anordnung der Schaltfinger an den beiden Schaltwellen sind vielfältige Kopplungskombinationen möglich. So kann der Handschalthebel zur Schaltung von zwei Gängen einer Schaltgasse, die unterschiedlichen Schaltstangen zugeordnet sind, mit den betreffenden beiden Schaltstangen gekoppelt werden, wobei durch die Aufteilung und die Ausrichtung der betreffenden beiden Schaltfinger an den beiden Schaltwellen und der zugeordneten Mitnehmer an den Schaltstangen auch zwei Gänge ein- und auslegbar sind, deren Schaltstangen zum Ein- und Ausrücken der betreffenden Gangkupplungen in dieselbe Richtung axial verschoben werden müssen. Nachteilig an dieser Schaltvorrichtung ist jedoch der insbesondere durch die beiden Schaltwellen bedingte hohe Bauraumbedarf.
Eine weitere Bauart der gattungsgemäßen Schaltvorrichtung wird in der DE 102 53 471 A1 vorgeschlagen. Bei dieser bekannten Schaltvorrichtung ist eine Schaltwelle radial-normal zu den Schaltstangen angeordnet und durch so genannte Schaltrahmen mehrerer Schaltstangen geführt. Die Schaltwelle steht in Stellverbindung mit einem Handschalthebel, wobei eine Axialverschiebung der Schaltwelle einer Wählbewegung und eine Drehung der Schaltwelle um ihre Längsachse einer Schaltbewegung des Handschalthebels entspricht. Die Schaltwelle weist mehrere Schaltfinger auf, die derart axial beabstandet und umfangsseitig angeordnet sind, dass in den jeweils einer Schaltgasse des Handschalthebels entsprechenden Axialpositionen der Schaltwelle jeweils maximal zwei Schaltfinger in Eingriff mit den Mitnehmerelementen von zwei Schaltrahmen stehen. Durch die Ausbildung und Anordnung der Schaltfinger an der Schaltwelle sowie der Mitnehmerelemente in den Schaltrahmen der Schaltstangen sind vielfältige Kopplungskombinationen und eine freie Wahl der Bewegungsrichtungen der Schaltstangen möglich. Nachteilig an dieser Schaltvorrichtung ist jedoch der vergleichsweise komplizierte sowie aufwendig herzustellende geometrische Aufbau der Schaltwelle mit den Schaltfingern und zusätzlichen Sperrnocken sowie der Schaltrahmen mit den entsprechenden Mitnehmer- und Sperrelementen.
Eine dazu alternative Ausführungsform einer gattungsgemäßen Schaltvorrichtung geht aus der DE 103 16 163 A1 hervor. Bei der dortigen Schaltvorrichtung wird eine Wählbewegung eines Handschalthebels über einen Hebel in einen Pendelhebel eingeleitet, der an beiden Enden formschlüssig mit jeweils einer auf einer Schaltwelle drehbar und axial verschiebbar gelagerten Schaltbuchse in Stellverbindung steht. Die beiden Schaltbuchsen weisen mehrere Schaltfinger auf, die durch eine Axialverschiebung jeweils mit einem Schaltmaul einer von mehreren Schaltplatten in Eingriff bringbar sind. Die Schaltplatten sind jeweils starr mit einer Schaltgabel eines Schaltpaketes verbunden. Bei einem Eingriff eines Schaltfingers in ein Schaltmaul einer Schaltplatte bewirkt eine Drehung der betreffenden Schaltbuchse eine Axialverschiebung der betreffenden Schaltgabel und somit das Ein- und Ausrücken der betreffenden Gangkupplung des zugeordneten Schaltpaketes. Die beiden Schaltbuchsen stehen hierzu über jeweils eine Hebelvorrichtung mit einer Kulissenscheibe in Verbindung, in die über einen Hebel eine Schaltbewegung des Handschalthebels eingeleitet wird. Die beiden Hebelvorrichtungen stehen über jeweils einen Führungsbolzen mit einer zugeordneten Kulissenführung der Kulissenscheibe in Eingriff, die derart ausgebildet sind, dass, ausgehend von einer neutralen Mittelstellung, eine Drehung der Kulissenscheibe in die eine Richtung nur eine Bewegung der einen Hebelvorrichtung und eine Drehung der dieser zugeordneten einen Schaltbuchse in eine entsprechende Richtung bewirkt, und dass eine Drehung der Kulissenscheibe in die andere Richtung nur eine Bewegung der anderen Hebelvorrichtung und eine Drehung der dieser zugeordneten anderen Schaltbuchse in die Gegenrichtung bewirkt.
Diese bekannte Schaltvorrichtung ist für ein auf einem Doppelkupplungsgetriebe basierendes manuelles Schaltgetriebe konzipiert, wobei die beiden Schaltwellen mit den Schaltbuchsen und den Hebelvorrichtungen jeweils einem der beiden Teilgetriebe des ursprünglichen Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet sind. Aufgrund des Aufbaus und der Funktionsweise der Schaltvorrichtung müssen die Gänge einer Schaltgasse des Handschalthebels jeweils unterschiedlichen Teilgetrieben des ursprünglichen Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet sein. Diese Schaltvorrichtung ist daher für andere Schaltgetriebe und selbst für Doppelkupplungsgetriebe mit einer anderen getriebeinternen Zuordnung der Gangradsätze und der Schaltpakete nicht geeignet. Zudem weist diese Schaltvorrichtung einen ungünstig komplexen Aufbau und einen entsprechend hohen Bauraumbedarf auf.
Schließlich ist aus der DE 10 2004 006 682 A1 noch eine gattungsgemäße Schaltvorrichtung bekannt, bei der eine Schaltwelle für jeden Gang bzw. für jede Gangkupplung einen Schalfinger aufweist. Die Schaltwelle ist achsparallel zu den Getriebewellen angeordnet, wobei eine Wählbewegung des Handschalthebels in eine Drehung der Schaltwelle um ihre Längsachse und eine Schaltbewegung des Handschalthebels in eine Axialverschiebung der Schaltwelle umgesetzt wird. Durch eine Drehung der Schaltwelle werden maximal zwei Schaltfinger mit jeweils einer Schaltschwinge in Eingriff gebracht, die mit den Schaltpaketen der betreffenden Gänge in Stellverbindung stehen. Die Schaltschwingen weisen derart ausgebildete Mitnehmer auf, dass diese mittels der zugeordneten Schaltfinger jeweils nur in eine Gangeinlegerichtung und zurück in die Neutralposition verschwenkbar sind. Daraus folgt, dass die Gangradsätze und die Gangkupplungen von zwei jeweils einer Schaltgasse des Handschalthebels zugeordneten Gängen bezüglich ihrer Schaltpakete auf axial entgegengesetzten Seiten angeordnet sein müssen, und dass jedes Schaltpaket mit zwei Gangkupplungen jeweils mit zwei unabhängig voneinander und in entgegengesetzter Richtung betätigbaren Schaltschwingen in Stellverbindung stehen muss. Der mögliche Aufbau eines manuellen Schaltgetriebes, bei dem diese bekannte Schaltvorrichtung zur Anwendung kommen soll, unterliegt somit einigen Einschränkungen und muss zudem ungünstig viel Bauraum zur Unterbringung der jeweils zwei Schaltschwingen pro Schaltpaket beinhalten.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, deren Konvertierungsvorrichtung bei möglichst einfachem und Platz sparendem Aufbau universell an alle möglichen Anordnungen der Gangradsätze und der Schaltpakete adaptierbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen Anspruchs 1, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung in den Unteransprüchen definiert sind.
Demnach geht die Erfindung aus von einer Schaltvorrichtung eines manuell schaltbaren Kfz-Getriebes, bei dem mehrere Gänge unterschiedlicher Übersetzung durch jeweils einen Gangradsatz mit einem drehfest auf einer Getriebewelle angeordneten Festrad und einem drehbar auf einer anderen Getriebewelle gelagerten Losrad gebildet sind, die Gänge getriebeintern durch das Ein- und Ausrücken jeweils einer zwischen dem betreffenden Losrad und der zugeordneten Getriebewelle angeordneten Gangkupplung ein- und auslegbar sind, und die meisten Gangkupplungen paarweise in Schaltpaketen zusammengefasst sind, die formschlüssig mit jeweils einer axial verschiebbaren Schaltstange in Stellverbindung sind, wobei mindestens ein Schaltpaket die Gangkupplungen von zwei nicht aufeinander folgenden Gängen enthält, und eine Konvertierungsvorrichtung zur getriebeinternen Umsetzung von Wähl- und Schaltbewegungen eines in einem H-Schaltschema oder mehrfach-H-Schaltschema mit jeweils zwei aufeinander folgenden Gängen pro Schaltgasse betätigbaren Handschalthebels vorgesehen ist.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Konvertierungsvorrichtung eine Schaltwelle mit einem Schaltfinger und mehrere Kopplungselemente mit jeweils einem Mitnehmer und mindestens eine Kulissenführung umfasst, wobei die Kopplungselemente tangential-normal zu den Schaltstangen angeordnet und tangentialbeweglich gelagert sind, wobei die Schaltwelle senkrecht zu der tangentialen Bewegungsachse der Kopplungselemente angeordnet und über eine Axialverschiebung durch den Eingriff des Schaltfingers in einen der Mitnehmer selektiv mit einem der Kopplungselemente koppelbar ist, und wobei in jeder Kulissenführung eines Kopplungselementes jeweils ein Führungsbolzen einer Schaltstange eingreift, der ein Gang einer gemeinsamen Schaltgasse zugeordnet ist.
Die Konvertierungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist relativ einfach und Platz sparend aufgebaut sowie universell verwendbar, also bei Schaltgetrieben mit unterschiedlicher Anordnung der Gangradsätze und Zuordnung der Gangkupplungen zu den Schaltpaketen und Schaltstangen einsetzbar. Durch eine Axialverschiebung der Schaltwelle, die einer Wählbewegung eines zugeordneten Handschalthebels entspricht, wird diese durch den Eingriff des Schaltfingers in einen von mehreren Mitnehmern mit dem betreffenden Kopplungselement gekoppelt. Da das Kopplungselement über mindestens eine, maximal zwei Kulissenführungen und in diese eingreifende Führungsbolzen mit mindestens einer oder maximal zwei Schaltstangen in Stellverbindung steht, wird eine Drehung der Schaltwelle um ihre Längsachse, die einer Schaltbewegung des Handschalthebels innerhalb der gewählten Schaltgasse entspricht, in eine Tangentialverschiebung des Kopplungselementes entlang seiner Längsachse umgesetzt, dabei über die betreffende Kulissenführung und den darin eingreifenden Führungsbolzen um etwa 90° umgelenkt, und somit die zugeordnete Schaltstange axial verschoben, wodurch die Gangkupplung des betreffenden Gangs ein- oder ausgerückt wird.
Durch die Anzahl und die Ausgestaltung der Kulissenführungen kann ein Kopplungselement mit nur einer Schaltstange oder mit zwei Schaltstangen gekoppelt sein, wobei bei einer Kopplung mit zwei Schaltstangen jeweils nur ein Gang pro Schaltstange ein- und auslegbar ist. Die Konvertierungsvorrichtung kann somit auf einfache Weise, nämlich durch eine entsprechende Ausbildung der Kopplungselemente, an verschiedene Schaltgetriebe mit unterschiedlicher getriebeinterner Anordnung der Gangradsätze und Zuordnung der Gangkupplungen angepasst werden.
Die Kopplungselemente der Konvertierungsvorrichtung können in vielfältiger Weise ausgeführt und in unterschiedlicher Weise an den Schaltstangen angeordnet sein. Im Hinblick auf geringe Herstellungskosten und einen geringen Bauraumbedarf ist es jedoch besonders vorteilhaft, wenn die Kopplungselemente als Profilbleche ausgebildet sind, bei denen die zugeordneten Kulissenführungen in Form von Führungsschlitzen mit jeweils zwei zueinander weitgehend parallelen Steuerkanten ausgeführt sind. Die Profilbleche können kostengünstig als Blechpressteile und Blechstanzteile hergestellt werden, wobei die Führungsschlitze entweder ausgestanzt oder, z. B. mit einer Laserschneideanlage, ausgeschnitten werden können. Aufgrund der flachen Bauweise der Profilbleche erfordert die Konvertierungsvorrichtung einen relativ geringen Bauraum.
Eine weitere Einsparung von Bauraum ist zudem dadurch erzielbar, dass die Profilbleche bezüglich der Schaltstangen zumindest teilweise radial übereinander angeordnet sind. Durch eine derartige Anordnung der Profilbleche in einem so genannten „Kopplungspaket" ergeben sich eine besonders kompakte Bauweise aller Bauteile und die Möglichkeit einer gemeinsamen Lagerung der Profilbleche. Zudem können die Bauteile der Konvertierungsvorrichtung hierdurch in einem in dem betreffenden Schaltgetriebe geschlossen montierbaren Konvertierungsmodul mit Gehäuse zusammengefasst werden.
Um die gewünschte Funktionalität auf möglichst einfache Weise zu erreichen, ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass ein Führungsbolzen einer Schaltstange, der zwei Gänge unterschiedlicher Schaltgassen zugeordnet sind, in jeweils einen Führungsschlitz von zwei Profilblechen eingreift, denen die Schaltgassen mit jeweils einem der beiden Gänge zugeordnet sind. Die beiden Führungsschlitze sind jeweils bevorzugt derart ausgebildet, dass sie bezüglich der tangentialen Bewegungsachse der Profilbleche im Bereich der Bolzen-Schaltposition des nicht zugeordneten Gangs parallel verlaufen, im Bereich der Bolzen-Schaltposition des zugeordneten Gangs seitlich in die Einrückrichtung der Gangkupplung des betreffenden Gangs gekrümmt sind, und im Bereich der Bolzen-Neutralposition parallel verlaufen sowie auf der der Krümmung gegenüberliegenden Seite jeweils eine Ausnehmung zur Entsperrung des anderen Gangs der betreffenden Schaltstange aufweisen. Dabei ist es bei ausreichend großem Abstand der beiden Führungsbolzen auch möglich, dass die beiden Führungsschlitze im Bereich ihrer parallelen Abschnitte ineinander übergehen, so dass ein gemeinsamer paralleler Abschnitt der ineinander übergehenden Führungsschlitze zur Führung beider Führungsbolzen genutzt wird.
Wenn dagegen die Zuordnung der Gänge zu einem Schaltpaket mit der Zuordnung zu einer gemeinsamen Schaltgasse des Handschalthebels übereinstimmt, ist zweckmäßig vorgesehen, dass der Führungsbolzen der betreffenden Schaltstange, der zwei Gänge derselben Schaltgasse zugeordnet sind, in einen gemeinsamen Führungsschlitz eines einzigen Profilblechs eingreift, dem die Schaltgasse mit den betreffenden zwei Gängen zugeordnet ist. Der betreffende Führungsschlitz ist bevorzugt derart ausgebildet, dass dieser bezüglich der tangentialen Bewegungsachse des Profilblechs im Bereich der Bolzen-Schaltposition des ersten zugeordneten Gangs seitlich in die Einrückrichtung der Gangkupplung des ersten Gangs gekrümmt ist, im Bereich der Bolzen-Schaltposition des zweiten zugeordneten Gangs seitlich gegenüberliegend in die Einrückrichtung der Gangkupplung des zweiten Gangs gekrümmt ist, und im Bereich der der Bolzen-Neutralposition parallel verläuft. Eine Ausnehmung im Bereich der Neutralstellung des Führungsbolzens ist in diesem Fall nicht erforderlich, da die betreffende Schaltstange mit dem Führungsbolzen nur über diesen einen Führungsschlitz des betreffenden Profilblechs betätigt wird.
Wenn ein Schaltpaket jedoch nur eine einzige Gangkupplung eines Gangs enthält und somit der betreffenden Schaltstange nur dieser eine Gang zugeordnet ist, so ist zweckmäßig vorgesehen, dass der Führungsbolzen der betreffenden Schaltstange in einen Führungsschlitz eines einzigen Profilblechs eingreift, dem die Schaltgasse mit dem betreffenden Gang zugeordnet ist. Der betreffende Führungsschlitz ist bevorzugt derart ausgebildet, dass dieser bezüglich der tangentialen Bewegungsrichtung des Profilblechs im Bereich der Bolzen-Schaltposition des zugeordneten Gangs seitlich in die Einrückrichtung der Gangkupplung des betreffenden Gangs gekrümmt ist und im Bereich der Bolzen-Neutralstellung parallel verläuft.
Die tangentialbewegliche Lagerung der Profilbleche ist bevorzugt derart ausgebildet, dass zumindest eines der Profilbleche beidseitig in gehäusefesten Führungsschienen tangential entlang seiner Längserstreckung beweglich gelagert ist, und dass mindestens ein weiteres Profilblech einseitig in einer gehäusefesten Führungsschiene sowie gegenüberliegend in einer an dem anderen Profilblech angeordneten Führungsschiene tangentialbeweglich gelagert ist, wobei das andere Profilblech beidseitig in gehäusefesten Führungsschienen gelagert ist.
Durch die einseitige Lagerung gegenüber dem anderen Profilblech braucht dieses erstgenannte Profilblech nicht die gesamte Breite zwischen den beiden gehäusefesten Führungsschienen zu überspannen. Mit einer entsprechenden Lagerung können somit zwei Profilbleche, die unabhängig voneinander tangentialbeweglich sind, Platz sparend in einer gemeinsamen Ebene nebeneinander angeordnet sein.
Die Schaltwelle kann vorteilhaft in einem beliebigen Winkel und normal zu der tangentialen Bewegungsachse der Profilbleche angeordnet sein, wobei die Mitnehmer der Profilbleche zur stelltechnischen Kopplung mit dem Schaltfinger der Schaltwelle entsprechend rechtwinklig zu der Längsachse der Schaltwelle abgewinkelt sind.
Zur Reduzierung der Stellkräfte zum Ein- und Auslegen der Gänge sind die Führungsbolzen vorteilhaft jeweils mit einem Nadellager versehen, deren Außenringe mit den Steuerkanten der zugeordneten Führungsschlitze in Kontakt sind. Alternativ oder ergänzend hierzu können die Führungsbolzen und/oder die Steuerkanten der Führungsschlitze auch jeweils mit einer Gleitbeschichtung, wie z. B. mit einer Teflonbeschichtung, versehen sein.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt.
In dieser zeigt
1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Konvertierungsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung mit einer Schaltwelle und mehreren Profilblechen,
2 eine Draufsicht auf die Konvertierungsvorrichtung gemäß 1 senkrecht auf die Profilbleche,
3 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Konvertierungsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung mit einer Schaltwelle und mehreren Profilble chen,
4 eine Draufsicht auf die Konvertierungsvorrichtung gemäß 3 senkrecht auf die Profilbleche,
5a eine Draufsicht auf ein erstes und ein drittes Profilblech der Konvertierungsvorrichtung gemäß 2 und 4 mit vier zugeordneten Schaltstangen in einer Neutralstellung beider Pro filbleche,
5b eine Draufsicht auf die beiden Profilbleche und die vier zugeordneten Schaltstangen gemäß 5a in einer ersten Schaltstellung des ersten Profilblechs,
5c eine Draufsicht auf die beiden Profilbleche und die vier zugeordneten Schaltstangen gemäß 5a in einer zweiten Schaltstellung des ersten Profilblechs,
5d eine Draufsicht auf die beiden Profilbleche und die vier zugeordneten Schaltstangen gemäß 5a in einer ersten Schaltstellung des dritten Profilblechs,
5e eine Draufsicht auf die beiden Profilbleche und die vier zugeordneten Schaltstangen gemäß 5a in einer zweiten Schaltstellung des dritten Profilblechs,
6a eine Draufsicht auf ein zweites Profilblech der Konvertierungsvorrichtung gemäß 2 und 4 mit zwei zugeordneten Schaltstangen in einer Neutralstellung des zweiten Profilblechs,
6b eine Draufsicht auf das Profilblech und die beiden zugeordneten Schaltstangen gemäß 6a in einer ersten Schaltstellung des zweiten Profilblechs,
6c eine Draufsicht auf das Profilblech und die beiden zugeordneten Schaltstangen gemäß 6a in einer zweiten Schaltstellung des zweiten Profilblechs,
7a eine Draufsicht auf ein viertes Profilblech der Konvertierungsvorrichtung gemäß 2 und 4 mit einer zugeordneten Schaltstange in einer Neutralstellung des vierten Profilblechs und
7b eine Draufsicht auf das Profilblech und die zugeordnete Schaltstange gemäß 7a in einer Schaltstellung des vierten Profilblechs.
Eine erste Ausführungsform einer Konvertierungsvorrichtung 1.1 der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist in 1 in einer perspektivischen Ansicht und in 2 in einer radialen Draufsicht dargestellt. Die Konvertierungsvorrichtung 1.1 umfasst eine Schaltwelle 2 mit einem Schaltfinger 3 und mehrere Kopplungselemente 6 mit jeweils einem Mitnehmer 14, 24, 34, 44 sowie maximal zwei Kulissenführungen 7. Die Schaltwelle 2 ist axialverschiebbar sowie um ihre Längsachse drehbar gelagert und weist zur Einleitung einer Axialkraft bzw. einer Axialverschiebung einen Wählhebel 4 sowie zur Einleitung eines Drehmomentes bzw. einer Drehbewegung einen Schalthebel 5 auf.
Die Kopplungselemente 6 sind vorliegend als Profilbleche 11, 21, 31, 41 ausgebildet, bei denen die zugeordneten Kulissenführungen 7 jeweils in Form von Führungsschlitzen 12, 13, 22, 23, 32, 33, 42 mit jeweils zwei zueinander weitgehend parallelen Steuerkanten ausgeführt sind. Die Profilbleche 11, 21, 31, 41 sind bezüglich zugeordneter Schaltstangen 15, 25, 35, 45 tangentialnormal angeordnet. Sie erstrecken sich daher in unterschiedlichen Ebenen oberhalb und/oder unterhalb der Schaltstangen, wobei die jeweilige Bewegungsachse 10 der Profilbleche 11, 21, 31, 41 senkrecht zu den Längsachsen der Schaltstangen 15, 25, 35, 45 ausgerichtet ist. Demnach sind die Profilbleche 11, 21, 31, 41 zumindest teilweise radial übereinander angeordnet und entsprechend der angegebenen Bewegungsachse 10 jeweils tangential verschiebbar gelagert.
Hierzu ist das zweite Profilblech 21 beidseitig in gehäusefesten Führungsschienen 8, 9 und die übrigen Profilbleche 11, 31, 41 jeweils einseitig in einer gehäusefesten Führungsschiene 8, 9 und gegenüberliegend in jeweils einer an dem zweiten Profilblech 21 angeordneten, in den Figuren jedoch nicht näher dargestellten Führungsschiene tangentialbeweglich gelagert. In jeden Führungsschlitz 12, 13, 22, 23, 32, 33, 42 der Profilbleche 11, 21, 31, 41 greift jeweils ein Führungsbolzen 16, 26, 36, 46 einer zugeordneten Schaltstange 15, 25, 35, 45 ein, wodurch eine permanente Stellverbindung zwischen den Profilblechen 11, 21, 31, 41 und den jeweils zugeordneten Schaltstangen 15, 25, 35, 45 besteht.
Die Mitnehmer 14, 24, 34, 44 der Profilbleche 15, 25, 35, 45 sind bezüglich der Schaltwelle 2 axial gestaffelt angeordnet. Somit wird über eine Axialverschiebung 20 der Schaltwelle 2, die einer Wählbewegung eines zugeordneten Handschalthebels entspricht, durch den Eingriff des Schaltfingers 3 in einen der Mitnehmer 14, 24, 34, 44 selektiv eine Stellverbindung der Schaltwelle 2 mit einem der Profilbleche 11, 21, 31, 41 hergestellt. Durch eine Drehung 30 der Schaltwelle 2 um ihre Längsachse, die einer Schaltbewegung des zugeordneten Handschalthebels innerhalb der gewählten Schaltgasse entspricht, wird das durch den zuvor erfolgten Wählvorgang gekoppelte Profilblech 11, 21, 31, 41 der Länge nach verschoben sowie über den Eingriff eines Führungsbolzens 16, 26, 36, 46 in einen der Führungsschlitze 12, 13, 22, 23, 32, 33, 42 eine zugeordnete Schaltstange 15, 25, 35, 45 axial verschoben und damit ein zugeordneter Gang G1, G2, G3, G4, G5, G6 bzw. R ein- oder ausgelegt.
Unter Zugrundelegung des in 1 und 2 beispielhaft angegebenen Schaltschemas 40 der Schaltwelle 2 wird nachfolgend anhand der 5a bis 7b die Übertragung alter Schaltvorgänge von der Schaltwelle 2 auf die jeweils betreffende Schaltstange 15, 25, 35, 45 näher erläutert.
In 5a sind das erste Profilblech 11 und das dritte Profilblech 31 zusammen mit den mit diesen in Stellverbindung stehenden Schaltstangen 15, 25, 35, 45 in einer Draufsicht entsprechend 2 abgebildet, wobei sich alle abgebildeten Bauteile in ihrer Neutralstellung befinden.
Durch eine entsprechende Stellverbindung steht die erste Schaltstange 15 mit einem Schaltpaket in Verbindung, das vorliegend nur die Gangkupplung des zweiten Gangs G2 beinhaltet, so dass der ersten Schaltstange 15 nur der zweite Gang G2 zugeordnet ist, wobei die erforderliche Axialverschiebung zum Einlegen des zweiten Gangs G2 mit einem Richtungspfeil angegeben ist. Die erste Schaltstange 15 steht durch den Eingriff ihres Führungsbolzens 16 in einen ersten Führungsschlitz 12 des ersten Profilblechs 11 mit diesem in Stellverbindung. Der erste Führungsschlitz 12 verläuft bezüglich der tangentialen Bewegungsachse 10 im Bereich der Bolzen-Schaltposition 49 eines vorliegend fiktiven nicht zugeordneten Gangs sowie im Bereich der Bolzen-Neutralposition 48 parallel, ist im Bereich der Bolzen-Schaltposition 47 des zugeordneten zweiten Gangs G2 seitlich in die Einrückrichtung der Gangkupplung des zweiten Gangs G2 gekrümmt, und weist im Bereich der Bolzen-Neutralposition 48 auf der der Krümmung gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung 50 zur Entsperrung des fiktiven anderen Gangs der ersten Schaltstange 15 auf.
Ebenso steht die zweite Schaltstange 25 durch eine entsprechende Stellverbindung mit einem Schaltpaket in Verbindung, in dem vorliegend die Gangkupplungen des ersten Gangs G1 und des dritten Gangs G3 zusammengefasst sind, so dass der zweiten Schaltstange 25 der erste Gang G1 und der dritte Gang G3 zugeordnet sind, wobei die erforderlichen Axialverschiebungen zum Einlegen der Gänge G1 bzw. G3 mit Richtungspfeilen angegeben sind. Die zweite Schaltstange 25 steht durch den Eingriff ihres Führungsbolzens 26 in einen zweiten Führungsschlitz 13 des ersten Profilblechs 11 ebenfalls mit diesem in Stellverbindung. Der zweite Führungsschlitz 13 verläuft bezüglich der tangentialen Bewegungsachse 10 im Bereich der Bolzen-Schaltposition 49 des nicht zugeordneten dritten Gangs G3 sowie im Bereich der Bolzen-Neutralposition 48 parallel, ist im Bereich der Bolzen-Schaltposition 47 des zugeordneten ersten Gangs G1 seitlich in die Einrückrichtung der Gangkupplung des ersten Gangs G1 gekrümmt, und weist im Bereich der Bolzen-Neutralposition 48 auf der der Krümmung gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung 50 zur Entsperrung des dritten Gangs G3 auf, der mittels des zweiten Profilblechs 21 ein- und ausgelegt wird.
Beide Führungsschlitze 12 und 13 sind im Bereich ihrer parallelen Abschnitte überlappend angeordnet bzw. gehen dort ineinander über. Durch eine Tangentialverschiebung 10 des ersten Profilblechs 11 sind somit der erste Gang G1 und der zweite Gang G2 ein- und auslegbar, wobei die beiden betreffenden Schaltstangen 15, 25 hierzu jeweils in dieselbe Richtung axial verschoben werden.
Die Schaltstellung des ersten Profilblechs 11 und der zweiten Schaltstange 25 bei eingelegtem erstem Gang G1 ist in 5b dargestellt. Die Schaltstellung des ersten Profilblechs 11 und der ersten Schaltstange 15 bei eingelegtem zweitem Gang G2 ist in 5c abgebildet.
Der dritten Schaltstange 35 sind der vierte Gang G4 und der sechste Gang G6 zugeordnet, wobei die erforderlichen Axialverschiebungen zum Einlegen der Gänge G4 und G6 mit Richtungspfeilen angegeben sind. Die dritte Schaltstange 35 steht durch den Eingriff ihres Führungsbolzens 36 in einen ersten Führungsschlitz 32 des dritten Profilblechs 31 mit diesem in Stellverbindung. Der erste Führungsschlitz 32 des dritten Profilblechs 31 ist mit spiegelsymmetrischer Anordnung weitgehend identisch zu dem ersten Führungsschlitz 12 des ersten Profilblechs 11 ausgebildet und weist im Bereich der Bolzen-Neutralposition 48 auf der der Krümmung gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung 50 zur Entsperrung des vierten Gangs G4 auf, der mittels des zweiten Profilblechs 21 ein- und ausgelegt wird.
Der vierten Schaltstange 45 sind der Rückwärtsgang R und der fünfte Gang G5 zugeordnet, wobei die erforderlichen Axialverschiebungen zum Einlegen der Gänge R bzw. G5 mit Richtungspfeilen angegeben sind. Die vierte Schaltstange 45 steht durch den Eingriff ihres Führungsbolzens 46 in einen zweiten Führungsschlitz 33 des dritten Profilblechs 31 ebenfalls mit diesem in Stellverbindung. Der zweite Führungsschlitz 33 des dritten Profilblechs 31 ist mit spiegelsymmetrischer Anordnung weitgehend identisch zu dem zweiten Führungsschlitz 13 des ersten Profilblechs 11 ausgebildet und weist im Bereich der Bolzen-Neutralposition 48 auf der der Krümmung gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung 50 zur Entsperrung des Rückwärtsgangs R auf, der mittels des vierten Profilblechs 41 ein- und ausgelegt wird.
Analog zu den Führungsschlitzen 12, 13 des ersten Profilblechs 11 sind auch die beiden Führungsschlitze 32, 33 des dritten Profilblechs 31 im Bereich ihrer parallelen Abschnitte überlappend angeordnet bzw. gehen dort ineinander über. Durch eine Tangentialverschiebung 10 des dritten Profilblechs 31 sind somit der fünfte Gang G5 und der sechste Gang G6 ein- und auslegbar, wobei die beiden betreffenden Schaltstangen 35, 45 hierzu jeweils in dieselbe Richtung axial verschoben werden. Die Schaltstellung des dritten Profilblechs 31 und der vierten Schaltstange 45 bei eingelegtem fünftem Gang G5 ist in 5d dargestellt. Die Schaltstellung des dritten Profilblechs 31 und der dritten Schaltstange 35 bei eingelegtem sechstem Gang G6 ist in 5e abgebildet.
In 6a ist das zweite Profilblech 21 zusammen mit den mit diesem in Stellverbindung befindlichen Schaltstangen 25, 35 in einer radialen Draufsicht entsprechend 2 abgebildet, wobei sich alle abgebildeten Bauteile in ihrer Neutralstellung befinden.
Wie schon bekannt ist, sind der zweiten Schaltstange 25 der erste Gang G1 und der dritte Gang G3 zugeordnet. Die zweite Schaltstange 25 steht durch den Eingriff ihres Führungsbolzens 26 in einen radial über dem zweiten Führungsschlitz 13 des ersten Profilblechs 11 angeordneten ersten Führungsschlitz 22 des zweiten Profilblechs 21 auch mit diesem in Stellverbindung. Der erste Führungsschlitz 22 verläuft bezüglich der tangentialen Bewegungsachse 10 im Bereich der Bolzen-Schaltposition 49 des nicht zugeordneten ersten Gangs G1 sowie im Bereich der Bolzen-Neutralposition 48 parallel, ist im Bereich der Bolzen-Schaltposition 47 des zugeordneten dritten Gangs G3 seitlich in die Einrückrichtung der Gangkupplung des dritten Gangs G3 gekrümmt, und weist im Bereich der Bolzen-Neutralposition 48 auf der der Krümmung gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung 50 zur Entsperrung des ersten Gangs G1 auf, der wie oben beschrieben wurde mittels des ersten Profilblechs 11 ein- und ausgelegt wird.
Ebenso sind der dritten Schaltstange 35 bekanntlich der vierte Gang G4 und der sechste Gang G6 zugeordnet. Die dritte Schaltstange 35 steht durch den Eingriff ihres Führungsbolzens 36 in einen radial über dem ersten Führungsschlitz 32 des dritten Profilblechs 31 angeordneten zweiten Führungsschlitz 23 des zweiten Profilblechs 21 auch mit diesem in Stellverbindung. Der zweite Führungsschlitz 23 ist mit punktsymmetrischer Anordnung weitgehend identisch zu dem ersten Führungsschlitz 22 ausgebildet und weist im Bereich der Bolzen-Neutralposition 48 auf der der Krümmung gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung 50 zur Entsperrung des sechsten Gangs G6 auf, der mittels des dritten Profilblechs 31 ein- und ausgelegt wird.
Durch eine Tangentialverschiebung 10 des zweiten Profilblechs 21 sind somit der dritte Gang G3 und der vierte Gang G4 ein- und auslegbar, wobei die beiden betreffenden Schaltstangen 25, 35 hierzu jeweils in entgegengesetzte Richtungen axial verschoben werden. Die Schaltstellung des zweiten Profilblechs 21 und der zweiten Schaltstange 25 bei eingelegtem drittem Gang G3 ist in 6b gezeigt. Die Schaltstellung des zweiten Profilblechs 21 und der dritten Schaltstange 35 bei eingelegtem viertem Gang G4 ist in 6c dargestellt.
In 7a ist das vierte Profilblech 41 zusammen mit der mit diesem in Stellverbindung befindlichen Schaltstange 45 in einer radialen Draufsicht entsprechend 2 abgebildet, wobei sich alle abgebildeten Bauteile in ihrer Neutralstellung befinden.
Wie weiter oben erläutert sind der vierten Schaltstange 45 der fünfte Gang G5 und der Rückwärtsgang R zugeordnet. Die vierte Schaltstange 45 steht durch den Eingriff ihres Führungsbolzens 46 in einen radial unter dem zweiten Führungsschlitz 33 des dritten Profilblechs 31 angeordneten Führungsschlitz 42 des vierten Profilblechs 41 auch mit diesem in Stellverbindung. Der Führungsschlitz 42 ist bezüglich der tangentialen Bewegungsachse 10 im Bereich der Bolzen-Schaltposition 47 des zugeordneten Rückwärtsgangs R seitlich in die Einrückrichtung der Gangkupplung des Rückwärtsgangs R gekrümmt. Im Bereich der Bolzen-Schaltposition 49 des nicht zugeordneten fünften Gangs G5 und im Bereich der Bolzen-Neutralposition 48 auf der der Krümmung gegenüberliegenden Seite ist der Führungsschlitz 42 freigeschnitten. Durch letzteres ist der fünfte Gang G5, der mittels des dritten Profilblechs 31 ein- und ausgelegt wird, in der Neutralstellung des vierten Profilblechs 41 entsperrt. Durch eine Tangentialverschiebung 10 des vierten Profilblechs 41 ist somit nur der Rückwärtsgang R ein- und auslegbar. Die Schaltstellung des vierten Profilblechs 41 und der vierten Schaltstange 45 bei eingelegtem Rückwärtsgang R ist in 7b dargestellt.
In einer zweiten Ausführungsform der Konvertierungsvorrichtung 1.2 der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung, die in 3 in einer perspektivischen Ansicht und in 4 in einer radialen Draufsicht dargestellt ist, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsvariante gemäß 1 und 2 nur dadurch, dass die Schaltwelle 2 um die Bewegungsachse 10 der Profilbleche 11, 21, 31, 41 um etwa 90° gedreht angeordnet ist, und die Mitnehmer 14, 24, 34, 44 der Profilbleche 11, 21, 31, 41 entsprechend rechtwinklig zu der Längsachse der Schaltwelle 2 abgewinkelt sind.

1.1: Konvertierungsvorrichtung
1.2: Konvertierungsvorrichtung
2: Schaltwelle
3: Schaltfinger
4: Wählhebel
5: Schalthebel
6: Kopplungselement
7: Kulissenführung
8: Führungsschiene
9: Führungsschiene
10: Bewegungsachse
11: (erstes) Profilblech
12: (erster) Führungsschlitz
13: (zweiter) Führungsschlitz
14: Mitnehmer
15: (erste) Schaltstange
16: Führungsbolzen
20: Axialverschiebung
21: (zweites) Profilblech
22: (erster) Führungsschlitz
23: (zweiter) Führungsschlitz
24: Mitnehmer
25: (zweite) Schaltstange
26: Führungsbolzen
30: Drehung
31: (drittes) Profilblech
32: (erster) Führungsschlitz
33: (zweiter) Führungsschlitz
34: Mitnehmer
35: (dritte) Schaltstange
36: Führungsbolzen
40: Schaltschema
41: (viertes) Profilblech
42: Führungsschlitz
44: Mitnehmer
45: (vierte) Schaltstange
46: Führungsbolzen
47: Bolzen-Schaltposition
48: Bolzen-Neutralposition
49: Bolzen-Schaltposition
50: Ausnehmung
G1: erster (Vorwärts-)Gang
G2: zweiter (Vorwärts-)Gang
G3: dritter (Vorwärts-)Gang
G4: vierter (Vorwärts-)Gang
G5: fünfter (Vorwärts-)Gang
G6: sechster (Vorwärts-)Gang
R: Rückwärtsgang

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3934733 A1 [0008]
- DE 4137143 A1 [0010]
- DE 10305241 A1 [0011]
- DE 10343991 A1 [0014]
- FR 2815103 A1 [0017]
- DE 10231547 A1 [0019]
- DE 10253471 A1 [0021]
- DE 10316163 A1 [0022]
- DE 102004006682 A1 [0024]

Claims

Schaltvorrichtung eines manuell schaltbaren Kfz-Getriebes, bei dem mehrere Gänge (G1 bis G6, R) unterschiedlicher Übersetzung durch jeweils einen Gangradsatz mit einem drehfest auf einer Getriebewelle angeordneten Festrad und einem drehbar auf einer anderen Getriebewelle gelagerten Losrad gebildet sind, die Gänge (G1 bis G6, R) getriebeintern durch das Ein- und Ausrücken jeweils einer zwischen dem betreffenden Losrad und der zugeordneten Getriebewelle angeordneten Gangkupplung ein- und auslegbar sind, und die meisten Gangkupplungen paarweise in Schaltpaketen zusammengefasst sind, die formschlüssig mit jeweils einer axial verschiebbaren Schaltstange (15, 25, 35, 45) in Stellverbindung stehen, wobei mindestens ein Schaltpaket die Gangkupplungen von zwei nicht aufeinander folgenden Gängen (G1, G3; G4, G6; G5, R) enthält, und eine Konvertierungsvorrichtung zur getriebeinternen Umsetzung von Wähl- und Schaltbewegungen eines in einem H-Schaltschema oder mehrfach-H-Schaltschema mit jeweils zwei aufeinander folgenden Gängen (G1, G2; G3, G4; G5, G6) pro Schaltgasse betätigbaren Handschalthebels vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvertierungsvorrichtung (1.1, 12) eine Schaltwelle (2) mit einem Schaltfinger (3) sowie mehrere Kopplungselemente (6) mit jeweils einem Mitnehmer (14, 24, 34, 44) und mindestens einer Kulissenführung (7) umfasst, wobei die Kopplungselemente (6) tangential-normal zu den Schaltstangen (15, 25, 35, 45) angeordnet und tangentialbeweglich gelagert sind, wobei die Schaltwelle (2) senkrecht zu der tangentialen Bewegungsachse (10) der Kopplungselemente (6) angeordnet ist und über eine Axialverschiebung (20) durch den Eingriff des Schaltfingers (3) in einen der Mitnehmer (14, 24, 34, 44) selektiv mit einem der Kopplungselemente (6) koppelbar ist, und wobei in jeder Kulissenführung (7) eines Kopplungselementes (6) jeweils ein Führungsbolzen (16, 26, 36, 46) einer Schaltstange (15, 25, 35, 45) eingreift, der ein Gang (G1, G2; G3, G4; G5, G6) einer gemeinsamen Schaltgasse zugeordnet ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungselemente (6) als Profilbleche (11, 21, 31, 41) ausgebildet sind, bei denen die zugeordneten Kulissenführungen (7) in Form von Führungsschlitzen (12, 13; 22, 23; 32, 33; 42) mit jeweils zwei zueinander weitgehend parallelen Steuerkanten ausgeführt sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilbleche (11, 21, 31, 41) bezüglich der Schaltstangen (15, 25, 35, 45) zumindest teilweise radial übereinander angeordnet sind.
Schaltvorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungsbolzen (26, 36, 46) einer Schaltstange (25, 35, 45), der zwei Gänge (G1, G3; G4, G6; G5, R) unterschiedlicher Schaltgassen zugeordnet sind, in jeweils einen Führungsschlitz (13, 22; 32, 23; 33, 42) von zwei Profilblechen (11, 21; 31, 21; 31, 41) eingreift, denen die Schaltgassen mit jeweils einem der beiden Gänge zugeordnet sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Führungsschlitze (13, 22; 32, 23; 33, 42) jeweils bezüglich der tangentialen Bewegungsachse (10) der Profilbleche (11, 21, 31, 41) im Bereich der Bolzen-Schaltposition (49) des nicht zugeordneten Gangs parallel verlaufen, im Bereich der Bolzen-Schaltposition (47) des zugeordneten Gangs seitlich in die Einrückrichtung der Gangkupplung des betreffenden Gangs gekrümmt sind, und im Bereich der Bolzen-Neutralposition (48) parallel verlaufen sowie auf der der Krümmung gegenüberliegenden Seite jeweils eine Ausnehmung (50) zur Entsperrung des anderen Gangs der betreffenden Schaltstange (11, 21, 31, 41) aufweisen.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Führungsschlitze (12, 13; 32, 33) bei ausreichend großem Abstand der beiden Führungsbolzen (15, 25; 35, 45) im Bereich ihrer parallelen Abschnitte ineinander übergehen.
Schaltvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungsbolzen einer Schaltstange, der zwei Gänge derselben Schaltgasse zugeordnet sind, in einen gemeinsamen Führungsschlitz eines einzigen Profilblechs eingreift, dem die Schaltgasse mit den betreffenden zwei Gängen zugeordnet ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsschlitz bezüglich der tangentialen Bewegungsachse (10) des Profilblechs im Bereich der Bolzen-Schaltposition des ersten zugeordneten Gangs seitlich in die Einrückrichtung der Gangkupplung des ersten Gangs gekrümmt ist, im Bereich der Bolzen-Schaltposition des zweiten zugeordneten Gangs seitlich gegenüberliegend in die Einrückrichtung der Gangkupplung des zweiten Gangs gekrümmt ist, und im Bereich der Bolzen-Neutralposition parallel verläuft.
Schaltvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungsbolzen (16) einer Schaltstange (15), der ein einziger Gang (G2) einer Schaltgasse zugeordnet ist, in einen Führungsschlitz (12) eines einzigen Profilblechs (11) eingreift, dem die Schaltgasse mit dem betreffenden Gang zugeordnet ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsschlitz (12) bezüglich der tangentialen Bewegungsrichtung (10) des Profilblechs (11) im Bereich der Bolzen-Schaltposition (47) des zugeordneten Gangs (G2) seitlich in die Einrückrichtung der Gangkupplung des betreffenden Gangs (G2) gekrümmt ist und im Bereich der Bolzen-Neutralposition (48) parallel verläuft.
Schaltvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Profilbleche (21) beidseitig in gehäusefesten Führungsschienen (8, 9) tangentialbeweglich gelagert ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Profilbleche (11, 31, 41) einseitig in einer gehäusefesten Führungsschiene (8, 9) und gegenüberliegend in einer an einem anderen Profilblech (21) angeordneten Führungsschiene tangentialbeweglich gelagert ist, wobei das andere Profilblech (21) beidseitig in gehäusefesten Führungsschienen (8, 9) gelagert ist.
Schaltvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (2) in einem beliebigen Winkel und normal zu der tangentialen Bewegungsachse (10) der Profilbleche (11, 21, 31, 41) angeordnet ist, und die Mitnehmer (14, 24, 34, 44) der Profilbleche (11, 21, 31, 41) entsprechend rechtwinklig zu der Längsachse der Schaltwelle (2) abgewinkelt sind.
Schaltvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbolzen (16, 26, 36, 46) jeweils mit einem Nadellager versehen sind, deren Außenringe mit den Steuerkanten der zugeordneten Führungsschlitze (12, 13, 22, 23, 32, 33, 42) in Kontakt sind.
Schaltvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbolzen (16, 26, 36, 46) und/oder die Steuerkanten der Führungsschlitze (12, 13, 22, 23, 32, 33, 42) jeweils mit einer Gleitbeschichtung versehen sind.