DE102011101123B4

DE102011101123B4 - Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE102011101123B4
Application number: DE102011101123.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Petz; Bernd Bachschneider; Jens Paschen; Georg Selensky; Andrej Merz; Mark Schäfer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2018-03-22
Anticipated expiration: 2031-05-12
Also published as: WO2012152445A1; DE102011101123A1

Abstract

Schaltvorrichtung für manuell schaltbare Geschwindigkeits-Wechselgetriebe in Kraftfahrzeugen, mit zumindest einer Rastiereinrichtung (10), bei der zumindest ein in einem Gehäuse (22) geführtes, über eine Feder (24) federnd vorgespanntes Rastierelement mit einer komplementären Kulisse (14) eines eine Schaltposition definierenden Schaltglieds (16) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastiereinrichtung (10) über eine mechanisch wirkende Zusatzeinrichtung eine positive oder negative Zusatzkraft überlagerbar ist, und dass bei der mechanisch wirkenden Zusatzeinrichtung ein nockenförmiges, im Gehäuse (22) drehbar gelagertes Stellglied (32) vorgesehen ist, das die Vorspannung der Feder (24) mehr oder minder verändert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für manuell schaltbare Geschwindigkeits-Wechselgetriebe in Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Schaltvorrichtungen mit einer oder mehreren Rastiereinrichtungen sind insbesondere bei manuell schaltbaren Geschwindigkeits-Wechselgetrieben (Schaltgetrieben) in Kraftfahrzeugen verwendet und dienen einerseits zur Justierung und Feststellung der die Getriebegänge bestimmenden Schaltelemente (zum Beispiel der Schaltmuffen von Synchronkupplungen) und andererseits zur Beeinflussung des „Schaltgefühls” am Schalthebel beim Ein- und Auslegen der Gänge durch die Bedienungsperson. In gewisser Weise ist die konstruktive Ausbildung der Rastiereinrichtungen ein Kompromiss zwischen einer Gangspringer vermeidenden, harten Auslegung und einer komfortablen Bedienbarkeit der Schaltung. Eine Rastiereinrichtung der gattungsgemäßen Art ist insbesondere innerhalb des Wechselgetriebes, sie kann aber auch außerhalb zum Beispiel im Schalthebelbock des Kraftfahrzeuges, vorgesehen sein.
Aus der DE 43 12 997 A1 ist eine gattungsgemäße Schaltarretierung bekannt, bei der eine Rastiereinrichtung über eine hydraulisch wirkende Zusatzeinrichtung mit einer positiven oder negativen Zusatzkraft überlagerbar ist. Aus der GB 1 031 847 A ist eine Schaltvorrichtung bekannt, bei der eine Rastiereinrichtung über eine elektrisch wirkende Zusatzeinrichtung mit einer positiven oder negativen Zusatzkraft überlagerbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die einerseits die erforderliche Rastierfunktion zuverlässig erfüllt und andererseits zusätzliche Beeinflussungen im Schaltablauf ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Rastiereinrichtung über eine mechanisch wirkende Zusatzeinrichtung eine positive oder negative Zusatzkraft überlagerbar ist. Es wird somit eine in der Wirkung veränderliche Rastiereinrichtung geschaffen, deren Grundeinstellung in an sich bekannter Weise durch Federvorspannung bestimmt ist. Dies hat den Vorteil, dass bei der Montage der Schaltvorrichtung deren Justierbarkeit uneingeschränkt gegeben ist. Zusätzlich wird der Rastiereinrichtung aber eine Funktion überlagert, die zum Beispiel eine „härtere” Rastierung bis hin zu einer totalen Sperrbarkeit eines Schaltvorganges bestimmt. Unter „negativer” Zusatzkraft wird verstanden, dass eine bereits härtere Grundeinstellung über die Federvorspannung eingestellt sein könnte und diese dann zur Einstellung einer weicheren bzw. komfortableren Gangschaltung entsprechend verringerbar wäre.
Erfindungsgemäß ist die Rastiereinrichtung in einer Ausnehmung des Gehäuses axial verschiebbar geführt und mittels einer Feder gegen die Kulisse des Schaltglieds vorgespannt, wobei ein nockenförmiges, im Gehäuse drehbar gelagertes Stellglied vorgesehen ist, das die Vorspannung der Feder mehr oder minder verändert. Über das auf die vorspannende Feder einwirkende Stellglied kann die Federvorspannung erhöht und gegebenenfalls sogar die Feder blockiert werden, so dass die Rastiereinrichtung gänzlich gesperrt ist und einen Schaltvorgang ausschließt. Das Stellglied kann dabei manuell (ohne Sperrfunktion) oder elektrisch und/oder hydraulisch über eine Getriebesteuerung betätigbar bzw. ansteuerbar sein.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können ferner eine oder mehrere Rastiereinrichtungen mit einer Zusatzkraft beaufschlagt sein, wenn eine sportlichere Haptik im Schalten der Getriebegänge geschaffen werden soll. Das Umschalten kann mittels eines manuell zu betätigenden Schalters oder elektronisch nach einem wählbaren Fahrprogramm eingestellt werden. Eine derartige Auslegung hat den Vorteil, dass im sportlicheren Fahrbetrieb eine größere Sicherheit gegen Gangspringer bei Lastwechseln des Kraftfahrzeuges gegeben ist, bei einem gleichzeitig „härteren” Schaltgefühl in den Gangwechseln.
Schließlich kann zumindest eine Rastiereinrichtung der Schaltvorrichtung für zumindest einen definierten Getriebegang so gesteuert sein, dass bei einer gegebenen Fahrsituation des Kraftfahrzeuges durch Generieren einer hohen Zusatzkraft oder einer Sperrfunktion an der Rastiereinrichtung ein Lösen der Rastverbindung bzw. ein unzulässiges Schalten eines Ganges ausgeschlossen ist. Damit kann die Funktion der Rastiereinrichtung so erweitert werden, dass unzulässige, gegebenenfalls Überdrehzahlen in Getriebeelementen verursachende Schaltzustände vermieden sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 einen Längsschnitt durch eine nicht von der Erfindung umfasste Rastiereinrichtung in einem Gehäuse eines Wechselgetriebes für ein Kraftfahrzeug, deren mit einer komplementären Kulisse eines Schaltglieds zusammenwirkende Rastkugel durch eine Schraubendruckfeder vorgespannt ist und mit einer elektrisch oder hydraulisch bewirkten Zusatzkraft beaufschlagbar ist; und
2 die Rastiereinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 1, bei der die auf die Rastkugel wirkende Zusatzkraft über ein nockenförmiges Stellglied gesteuert ist.
In der 1 ist grob schematisch eine Rastiereinrichtung 10 für ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe bzw. ein Schaltgetriebe für Kraftfahrzeuge dargestellt, die sich im Wesentlichen aus einer federnd vorgespannten Rastkugel 12 und einer komplementären Kulisse 14 eines Schaltglieds 16 zusammensetzt. Die in der 1 gezeigte Rastiereinrichtung 10 betrifft eine nicht von der Erfindung umfasste Vergleichsform.
Die Rastkugel 12 ist in einem rotationssymmetrischen Führungsbolzen 18 in einer sphärischen Ausnehmung 18a desselben gelagert, während der Führungsbolzen 18 in einer zylindrischen Ausnehmung 20 des Gehäuses 22 des Wechselgetriebes axial verschiebbar geführt ist.
Eine in der Ausnehmung 20 angeordnete Schraubendruckfeder 24 (im Folgenden als Feder bezeichnet) spannt den Führungsbolzen 18 mit der Rastkugel 12 nach unten gegen die Kulisse 14 des Schaltglieds 16, so dass diese in der gezeichneten Position in horizontaler Richtung justiert ist.
Das nur angedeutete Schaltglied 16 kann zum Beispiel eine im Gehäuse 22 verschiebbar geführte Schaltschiene sein, mittels der aus einer Neutralposition (gemäß Zeichnung) heraus entsprechend dem eingezeichneten Doppelpfeil alternierend in zwei Gangstufen des Wechselgetriebes geschaltet werden kann. Die Schaltschiene 16 wird durch eine nicht weiter dargestellte Schaltvorrichtung betätigt, die sich zum Beispiel aus einem Schalthebel und einem mit dem Schaltglied 16 gekoppelten Gestänge (nicht dargestellt) zusammensetzt.
Die unter anderem durch die Rastierfunktion am Schalthebel manuell aufzubringende, die Verstellung des Schaltglieds 16 bewirkende Schaltkraft bestimmt sich in der Grundeinstellung aus der Vorspannkraft der Feder 24, die zum Beispiel so ausgelegt sein kann, dass eine relativ komfortable, leichtgängige Schaltbetätigung gegeben ist. Beim Schalten einer Gangstufe weicht die Rastkugel 12 mit dem Führungsbolzen 18 entgegen der Vorspannkraft zurück, um dann in eine angrenzende (nicht dargestellte) Vertiefung der Kulisse 14 einzurasten.
Um den Führungsbolzen 18 aus FE-Material ist in dem Gehäuse 22 eine elektrische Spule 26 bzw. Wicklung angeordnet, die bei entsprechender, elektrischer Ansteuerung ein induktives Magnetfeld erzeugt, das als Zusatzkraft nach unten die Vorspannung des Führungsbolzens 18 mit der Rastkugel 12 erhöht. Die Stärke des Magnetfeldes kann gegebenenfalls über die angelegte Spulenspannung gezielt gesteuert sein.
Durch diese Zusatzkraft erhöht sich das zu überwindende Moment an dem Schaltglied 16 bzw. an der Rastiereinrichtung 10 beim Schalten der Getriebegänge, wobei die erhöhte Schaltkraft einerseits Gangspringer vermeiden hilft (den eingelegten Gang zuverlässig hält) und andererseits eine „härtere” Schaltbetätigung sportlicher Auslegung bewirkt.
Die Ansteuerung der elektrischen Spule 26 kann über ein elektronisches Steuergerät 28 und/oder einen manuell zu betätigenden Schalter 28 erfolgen. Über einen einfachen Schalter 28 kann die Bedienungsperson des Kraftfahrzeuges willkürlich wählen, ob eine komfortablere (k) oder eine sportlichere (s) Schaltbetätigung gefahren werden soll. Es kann aber auch über ein im Steuergerät 28 abgelegtes Fahrprogramm automatisch (zum Beispiel durch Beschleunigungssignale) ermittelt werden, welche Zusatzkraft dem Fahrstil entsprechend zweckmäßig ist.
Im Falle der Verwendung eines elektronischen Steuergerätes 28 kann ferner zum Beispiel durch Drehzahl- und Geschwindigkeits-Vergleiche V, n des Kraftfahrzeuges bzw. des Wechselgetriebes und durch Schaltsignale k, s analysiert werden, ob eine Schaltbetätigung in einen der zu schaltenden Gangstufen Überdrehzahlen im Wechselgetriebe bewirken würde. In diesem Fall kann durch entsprechende Ansteuerung der elektrischen Spule 26 des betreffenden Schaltglieds 16 eine so hohe Zusatzkraft eingesteuert werden, dass eine Schaltbetätigung praktisch verhindert ist bzw. die in die Kulisse 14 eingerastete Rastkugel 12 das Schaltglied 16 in der gezeichneten Neutralposition festhält.
Abweichend zu der vorbeschriebenen Konstruktion kann die auf den Führungsbolzen 18 und die Rastkugel 12 ausgeübte Zusatzkraft auch hydraulisch erzeugt werden.
Dazu ist die in dem Gehäuse 22 vorgesehene Ausnehmung 20 mit einem Kanal 30 versehen, über den die als Kolben-Zylinder-Einheit ausgeführte Rastiereinrichtung 10 mit Hydraulikdruck P aus einem nicht dargestellten Hydrauliksystem des Kraftfahrzeuges beaufschlagbar ist. Das Hydrauliksystem kann in an sich bekannter Weise eine Druckerzeugungseinrichtung bzw. eine Pumpe und ein Steuerventil aufweisen, das zum Beispiel über das elektronische Steuergerät 28 oder manuell wie vorstehend beschrieben betätigbar ist.
Die 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die auf die Rastiereinrichtung 10' ausgeübte Zusatzkraft mechanisch über ein nockenförmiges Stellglied 32 bewirkt wird.
Das Stellglied 32 ist in dem Gehäuse 22 des Wechselgetriebes drehbar gelagert und kann über eine Stelleinrichtung (nicht dargestellt) zum Beispiel in Form eines Hebel-Seilzug-Systems manuell verstellt werden, wobei es in der gezeichneten Stellung über eine Anlaufscheibe 34 mit seiner Nockenspitze 32a die auf den Führungsbolzen 18 und die Rastkugel 12 wirkende Feder 24 zusätzlich komprimiert und damit eine erhöhte Federvorspannung erzeugt. In der Grundstellung am Nockengrundkreis hingegen ist die Normalvorspannung durch die Feder 24 bestimmt (analog zu 1).
Die Betätigung des Stellgliedes 32 kann wiederum wie vorbeschrieben bewerkstelligt werden, um durch die Veränderung der Rastierfunktion bzw. der aufzubringenden Schaltkraft eine komfortablere oder sportlichere Schaltbetätigung zu schaffen.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Die Auslegung der aufzubringenden Zusatzkraft könnte zum Beispiel auch negativ sein, um dadurch in Umkehrung des beschriebenen Prinzips die aufzubringende Schaltkraft an einem Schalthebel von einer „härteren” Grundeinstellung (sportlich) in eine komfortablere, „weichere” Einstellung zu verändern.
Ferner könnte die beschriebene Rastiereinrichtung 10 auch außerhalb des Gehäuses des Wechselgetriebes, zum Beispiel in einer den Schalthebel der Schaltbetätigung aufnehmenden Lagerbock, angeordnet sein und mit einem eine Kulisse aufweisenden Schaltglied zusammenwirken.

Claims

Schaltvorrichtung für manuell schaltbare Geschwindigkeits-Wechselgetriebe in Kraftfahrzeugen, mit zumindest einer Rastiereinrichtung (10), bei der zumindest ein in einem Gehäuse (22) geführtes, über eine Feder (24) federnd vorgespanntes Rastierelement mit einer komplementären Kulisse (14) eines eine Schaltposition definierenden Schaltglieds (16) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastiereinrichtung (10) über eine mechanisch wirkende Zusatzeinrichtung eine positive oder negative Zusatzkraft überlagerbar ist, und dass bei der mechanisch wirkenden Zusatzeinrichtung ein nockenförmiges, im Gehäuse (22) drehbar gelagertes Stellglied (32) vorgesehen ist, das die Vorspannung der Feder (24) mehr oder minder verändert.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastiereinrichtung (10) durch eine Rastkugel (12) und einen diese teilweise aufnehmenden Führungsbolzen (18) gebildet ist, wobei der Führungsbolzen (18) in einer Ausnehmung (20) des Gehäuses (22) axial verschiebbar geführt und mittels einer in die Ausnehmung (20) eingesetzten Feder (24) gegen die Kulisse (14) des Schaltglieds (16) federnd vorgespannt ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (32) manuell oder elektrisch oder hydraulisch über eine Getriebesteuerung (28) betätigbar ist.
Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Rastiereinrichtung (10) mit einer Zusatzkraft beaufschlagt ist, wenn eine sportlichere Haptik im Schalten von Getriebegängen des Kraftfahrzeuges geschaffen werden soll.
Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Rastiereinrichtung (10) für zumindest einen definierten Getriebegang so gesteuert ist, dass bei einer kritischen Fahrsituation des Kraftfahrzeuges durch Generieren einer hohen Zusatzkraft an der Rastiereinrichtung (10) ein Lösen der Rastverbindung bzw. ein unzulässiges Schalten eines Ganges ausgeschlossen ist.