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Die
Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für ein manuell
zu schaltendes Wechselgetriebe eines Fahrzeugs mit den Merkmalen
des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Manuell
betriebene Schalteinrichtungen weisen den Nachteil auf, dass sie
vom Fahrer durchgeführte Schaltungen in auf Grund der aktuellen
Fahrsituation nicht wünschenswerte Gangpositionen zulassen,
solange keine Absicherungsmaßnahmen getroffen sind, die
diese Schaltungen verhindern. Insbesondere Schaltungen in einen
Rückwärtsgang oder sehr niedrige Vorwärtsgangstufen,
z. B. Kriechgänge, sind hiervon betroffen.
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Häufig
muss zum Schalten in Schaltgassen, die den Rückwärtsgang
und/oder Kriechgänge beinhalten, ein zusätzlicher
Widerstand überwunden werden. Dieser Widerstand wird beispielsweise
durch eine federbeaufschlagte Raste erzeugt.
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Beim
langsamen Schalten (statisches Schalten) ist der Widerstand, den
die Feder der Raste hervorruft, groß genug. Dem Fahrer
wird in diesem Fall signalisiert, dass er den Rückwärtsgang
anwählt. Jedoch kommt es beim schnellen Rückschalten
(dynamisches Schalten) öfter zu Fehlschaltungen. Wird beispielsweise
im dynamischen Betrieb zügig vom dritten in den zweiten
Gang geschaltet, kann es aufgrund der größeren
Beschleunigungen passieren, dass die Feder der Raste problemlos überdrückt
und die Schaltwelle bis in die Schaltgasse des Rückwärtsgang
verschoben wird, und anschließend versucht wird, den Rückwärtsgang
einzulegen. Diese Fehlschaltung hat ein haptisches Signal als Vibrieren des
Schaltknaufes und ein unangenehmes Geräusch zur Folge,
welches durch das Ratschen der Schaltverzahnung des Rückwärtsgangrades
verursacht wird. Auf Dauer werden diese Fehlschaltungen zu einem vorzeitigen
Verschleiß der an der Schaltung beteiligten Bauteile führen.
Daher gilt es, derartige Fehlschaltungen zu verhindern.
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So
ist beispielsweise aus der
EP
1 519 085 B1 ein Sperrmechanismus eines Schaltgetriebes
bekannt geworden, bei dem ein starr mit einer Schaltwelle des Schaltgetriebes
verbundener Stift vorgesehen ist. Der Stift lässt sich
bei der Bewegung der Schaltwelle entlang einer Wählgasse
und mehrerer Schaltgassen bewegen, wobei die Schaltgassen im Wesentlichen
parallel und in gleichen Abständen zueinander angeordnet
sind und von der Wählgasse im Wesentlichen senkrecht gekreuzt
werden. Eine Sperrvorrichtung zur Einschränkung der Bewegung des
Stiftes in der Wählgasse enthält wenigstens ein Sperrelement,
das entlang der Wählgasse bewegbar angeordnet ist. Der
Stift bewegt sich in einem Kulissenausschnitt einer Kulissenplatte,
die Wählgasse und Schaltgassen aufweist. Durch die Sperreinrichtung
wird auch ein gewolltes Schalten über mehrere Schaltgassen
verhindert, so dass es nicht möglich ist, eine Schaltgasse
bei der Bewegung des Schalthebels zu überspringen. Das
gilt sowohl für einen Rückschaltvorgang als auch
für einen Hochschaltvorgang. Ein zeitweise durchaus wünschenswertes Überspringen
von Gangstufen wird dadurch eingeschränkt. Sollte situationsbedingt
ein Fahrzeug in einer höheren Schaltgasse zum Anhalten
kommen, so muss der Fahrer zunächst in jeder Zwischengasse
einen Gang einlegen, bevor er wieder die Gasse der Anfahrgänge erreicht.
Das kann unter ungünstigen Umständen in einer
Notsituation zu gefährdenden Verkehrszuständen
führen.
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Daher
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung
mit Sperrmechanismus so weiterzuentwickeln, dass der Sperrmechanismus
vereinfacht ist und dass auch Sprünge von Schaltgassen
ermöglicht werden.
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Die
Aufgaben wird gelöst durch eine Schalteinrichtung mit Sperrmechanismus
mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen sind Gegenstand
von Unteransprüchen.
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Bei
einer Schalteinrichtung für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs
ist ein Sperrmechanismus zur Verhinderung der Schaltung in bei vorbestimmten Fahrzuständen
unzulässige Gangpositionen vorgesehen. Dabei weist der
Sperrmechanismus einen starr mit einer Schaltwelle des Schaltgetriebes
verbundenen Stift auf, der bei einer axialen Längsbewegung
der Schaltwelle als einer Wählbewegung der Schalteinrichtung
axial mit der Schaltwelle verschiebbar ist. Bei einer Drehung der
Schaltwelle als einer Schaltbewegung der Schalteinrichtung ist der
Stift in gleicher Weise mit der Schaltwelle verdrehbar. Der Sperrmechanismus
enthält zur Einschränkung der axialen Bewegung
des Stiftes während der Wählbewegung wenigstens
ein Sperrelement, das während der axialen Wählbewegung
der Schalteinrichtung gegen Rückstellkräfte eines
elastischen Elementes aus einer Neutralstellung heraus in der axialen
Richtung der Wählbewegung bewegbar ist.
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Erfindungsgemäß ist
nun das Sperrelement als ein einzelner Sperrzahn ausgebildet, der
ein axiales Verschieben des Stiftes bei der Wählbewegung in
alle Gangpositionen erlaubt, wenn sich der Stift bei Beginn der
Wählbewegung auf der den zu sperrenden Gangpositionen zugewandten
Seite des Sperrzahns in dessen Neutralstellung befindet. Gleichzeitig
verhindert der Sperrzahn ein axiales Verschieben des Stiftes bei
der Wählbewegung in die zu sperrenden Gangpositionen, wenn
sich der Stift bei Beginn der Wählbewegung auf der den
zu sperrenden Gangpositionen abgewandten Seite des Sperrzahns in dessen
Neutralstellung befindet.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein axialer Endanschlag des
Sperrelements durch die Gehäusewand des Sperrmechanismus
gebildet.
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Die
Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 einen
Ausschnitt aus einer Schalteinrichtung mit Sperrmechanismus;
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2 einen
Schnitt durch den Sperrmechanismus;
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3 ein
Führungselement des Sperrelementes;
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4 die
Anordnung des Sperrmechanismus und
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5 ein Schaltbild.
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In
der 1 ist ein Ausschnitt einer Schalteinrichtung 2 dargestellt,
von der hier die Schaltwelle 4 die Schalteinrichtung 2 nahezu
vollständig in axialer Richtung durchdringt. Entlang einer
gedachten Achse 6 wird die Schaltwelle 4 bei einer
Wählbewegung verschoben, wobei die Schaltwelle 4 durch
eine Feder 8 in einer unbelasteten Neutralstellung axial zentriert
wird. Üblicherweise ist die Feder 8 so eingestellt,
dass die Schalteinrichtung in der Neutralstellung axial in der Schaltgasse 24 (5) für den dritten und vierten
Gang positioniert ist. Bei der Wählbewegung wird die Schaltwelle 4 axial
bewegt und komprimiert dabei die Feder 8. Dazu stützt
sich die Feder 8 über Scheiben 10 und 12 am
Gehäuse 14 der Schalteinrichtung 2 ab.
Die Schaltwelle 4 nimmt bei ihren axialen Bewegungen entweder über
eine Vorsprung 28 oder über einen Sicherungsring 30 die
jeweilige Scheibe mit und komprimiert dabei die Feder 8.
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Bei
einer Schaltbewegung der Schalteinrichtung 2 wird die Schaltwelle 4 um
die gedachte Achse 6 gedreht, und zwar in der jeweiligen
axialen Position, die sie gerade eingenommen hat.
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Durch
die Schaltbewegung und die Wählbewegung können
die verschiedenen Gangpositionen eines hier nicht gezeigten Fahrzeuggetriebes
erreicht werden, die an den Enden von Schaltgassen eines üblichen
Schaltbildes 16 liegen, wie es in 5 dargestellt
ist. Im Schaltbild 16 ist eine Wählgasse 18 vorhanden,
auf der vier Schaltgassen 20, 22, 24 und 26 senkrecht
ste hen. An den Enden der Schaltgassen 22, 24 und 26 sind
jeweils die Gangpositionen für den ersten bis sechsten
Gang angeordnet, während am Ende der Schaltgasse 20 die
Gangposition für den Rückwärtsgang angeordnet
ist.
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In
die Schaltwelle 4 ist ein Stift 32 eingebracht,
der die Drehung und axiale Bewegung der Schaltwelle 4 mit
vollzieht. Dabei kann der Stift 32 in Kontakt treten mit
einem Sperrzahn 34 an einem Schlitten 36, der
auf einer Stange 38 befestigt ist, die im Gehäuse 40 eines
Sperrmechanismus 42 axial in der gleichen Richtung wie
die Schaltwelle 4 bewegbar angeordnet ist. Die Stange 38 ist
in ihrer axialen Bewegung durch eine Feder 44 als einem
elastischen Element angefedert, so dass die Stange 38 und
damit der Sperrzahn 34 ohne Belastung durch den Stift 32 in
eine Neutralstellung zentriert ist. Üblicherweise ist die
Feder 44 so eingestellt, dass der Sperrzahn 34 des
Sperrmechanismus 42 in seiner zentrierten Neutralstellung
axial zwischen der Schaltgasse 22 für den ersten
und zweiten Gang und der Schaltgasse 24 für den
dritten und vierten Gang positioniert ist.
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Bei
der Wählbewegung und dem Kontakt zwischen Stift 32 und
Sperrzahn 34 wird die Stange 38 axial bewegt und
komprimiert dabei die Feder 44. Dazu stützt sich
die Feder 44 über Scheiben 46 und 48 am
Gehäuse 40 des Sperrmechanismus 42 ab. Die
Stange 38 nimmt bei ihren axialen Bewegungen entweder über
eine Vorsprung 50 oder über einen Sicherungsring 52 die
jeweilige Scheibe 46 bzw. 48 mit und komprimiert
dabei die Feder 44.
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Der
Schlitten 36 lässt sich mit der Stange 38 nur
axial bewegen und nicht verdrehen. Dazu sind in dem Schlitten 36 Schlitze 54 (2)
vorgesehen, die mit Passstiften 56 zusammenwirken. Die
Passstifte 56 wiederum sind in Aussparungen 58 in
einem Führungselement 60 vorgesehen. Durch diese
Anordnung kann der Schlitten 36 entlang der Passstifte 56 axial
innerhalb des Führungselementes 60 gleiten. Dabei
kann der Sperrzahn 34 durch den Stift 32 bei einer
axialen Bewegung nur soweit zur Seite gedrückt werden,
bis der den Sperrzahn 34 tragende Schlitten 36 an
der Wand des Gehäuses 40 anschlägt. Der
Sperrzahn 34 ist so an dem Schlitten 36 platziert,
dass er bei axialer Bewegung des Schlittens 36 durch den
Stift 32 in der Bewegungsrichtung weg von den zu sperrenden
Gangpositionen so weit axial bewegt werden kann bevor er an der
Wand anschlägt, dass die Schalteinrichtung 2 die
Gangpositionen in der am weitesten von den zu sperrenden Gangpositionen
entfernt liegenden Schaltgasse 26 sicher erreichen kann.
Bei axialer Bewegung des Schlittens 36 durch den Stift 32 in
der Bewegungsrichtung hin zu den sperrenden Gangpositionen darf der
Schlitten 36 nur soweit axial bewegt werden bevor er an
der Wand des Gehäuses 40 anschlägt, dass die
Schalteinrichtung 2 die zu sperrenden Gangpositionen gerade
nicht erreichen kann.
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Die 3 zeigt,
dass das Führungselement 60 eine Aussparung 62 aufweist,
in die hinein sowohl der Stift 32 als auch der Sperrzahn 34 ragen.
Weder Stift 32 noch Sperrzahn 34 stoßen
bei der Verdrehung der Schaltwelle 4 bzw. bei der axialen
Bewegung von Schaltwelle 4 und Schlitten 36 an
den Rand der Aussparung 62. Das Führungselement 60 ist
fest im Gehäuse 40 befestigt.
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In
der 4 wird ein Ausschnitt aus der Anordnung der Schalteinrichtung 2 in
einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Alle Bezugszeichen sind in
gleicher Weise dargestellt wie zu 1 beschrieben.
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Die 5 zeigt in zwei Teilen jeweils das Schaltbild
des nicht gezeigten Fahrzeuggetriebes, zu dem die Schalteinrichtung 2 gehört.
Anhand der 5 soll nun beschrieben
werden, wie sich die Positionen des Stiftes 32 zum Sperrzahn 34 verhalten und
auf die Sperrung von einzelnen Gangpositionen auswirken.
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In
das Schaltbild 16 nach 5 ist
die jeweilige Position des Stiftes 32 hier in Form eines
Kreises dargestellt. Die jeweilige Position des Sperrzahnes 34 ist
in Form eines Quadrates dargestellt. Die 5A zeigt
den Stift 32 in der Neutralstellung der zentrierten Schaltwelle 4 und
den Sperrzahn 34 in der durch die Feder 44 herbeigeführten
Neutralstellung des Sperrmechanismus 42. Der Stift 32 befindet sich
also bei Beginn der Wählbewegung auf der den zu sperrenden
Gangpositionen abgewandten Seite des Sperrzahns 34 in dessen
Neutralstellung.
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Wird
nun ausgehend von der Position nach 5A der
Stift 32 nach links bewegt um in der Schaltgasse 20 die
Gangposition R anzufahren, so verschiebt der Stift 32 den
Sperrzahn 34 nach links bis der mit dem Sperrzahn 34 verbundene
Schlitten 36 an der Wand des Gehäuses 40 anschlägt.
In dieser axialen Position in der Wählgasse 18 hat
die Schalteinrichtung 2 aber noch nicht die Schaltgasse 20 erreicht
und somit kann der Rückwärtsgang nicht eingelegt
werden. Vielmehr ist in dieser axialen Position in der Wählgasse 18 die
Schaltgasse 22 erreicht und der Fahrer kann eine der beiden
Gangpositionen in der Schaltgasse 22 einlegen. Dadurch
wird der Stift 32 mit der Schaltwelle 4 verdreht
und drückt axial nicht mehr auf den Sperrzahn 34.
Der Sperrzahn 34 wird daher durch die Feder 44 wieder
in seine Neutralstellung zwischen den Schaltgassen 22 und 24 positioniert.
Deshalb behindert der Sperrmechanismus 42 nun nicht länger
die axiale Bewegungsfreiheit der Schaltwelle 4 und der
Fahrer kann die eingenommene Gangposition in der Schaltgasse 22 verlassen und über
die Wählgasse 18 in die nicht länger
gesperrte Schaltgasse 20 gelangen und dort den Rückwärtsgang
R einlegen. Aus der in 5A gezeigten Position heraus
kann der Stift 32 bei einer axialen Bewegung in der Wählgasse 18 nach
rechts soweit nach rechts bewegt werden, bis die Gangpositionen in
der Schaltgasse 26 erreicht und geschaltet werden können.
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Befindet
sich der Stift 32 beim Anwählen des Rückwärtsganges
in einer Position links vom Sperrzahn 34 entsprechend 5B,
so befindet er sich bereits auf der den zu sperrenden Gangpositionen zugewandten
Seite des Sperrzahns 34 in dessen Neutralstellung. Die
Gangposition R in der Schaltgas se 20 kann ungehindert eingelegt
werden. Aus dieser Position heraus kann der Stift 32 bei
einer axialen Bewegung in der Wählgasse 18 nach
rechts den Sperrzahn 34 soweit nach rechts verschieben,
bis die Gangpositionen in der Schaltgasse 26 erreicht und geschaltet
werden können. Der Sperrzahn 34 würde dann
eine Position rechts von der Schaltgasse 26 einnehmen,
die hier nur mit Strichlinien angedeutet ist.
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Aus
der erfinderischen Konstruktion ergibt sich der Vorteil, dass auf
die Kulisse des Sperrelementes verzichtet werden kann, dadurch wird
der gesamte Aufbau leichter und einfacher.
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- 2
- Schalteinrichtung
- 4
- Schaltwelle
- 6
- gedachte
Achse
- 8
- Feder
- 10
- Scheibe
- 12
- Scheibe
- 14
- Gehäuse
- 16
- Schaltbild
- 18
- Wählgasse
- 20
- Schaltgasse
- 22
- Schaltgasse
- 24
- Schaltgasse
- 26
- Schaltgasse
- 28
- Vorsprung
- 30
- Sicherungsring
- 32
- Stift
- 34
- Sperrzahn
- 36
- Schlitten
- 38
- Stange
- 40
- Gehäuse
- 42
- Sperrmechanismus
- 44
- Feder
- 46
- Scheibe
- 48
- Scheibe
- 50
- Vorsprung
- 52
- Sicherungsring
- 54
- Schlitz
- 56
- Passstift
- 58
- Aussparung
- 60
- Führungselement
- 62
- Aussparung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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