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Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Getriebe, insbesondere ein Kraftfahrzeugwechselgetriebe, wobei ein Schaltknüppel mittels einer mechanischen Übertragungsvorrichtung die Verstellung einer Schaltwelle des Getriebes ermöglicht.
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Zahnräderwechselgetriebe in Kraftfahrzeugen weisen häufig mit einer Schaltwelle gekoppelte Zusatzmassen, auch als Tilgermasse oder Schwungmasse bezeichnet, auf, um die Ausführung eines Schaltvorgangs mit definierter Wähl- oder Schaltkraft zu unterstützen. Beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf die Dokumente
DE 10 2009 057 294 A1 , sowie
DE 10 2010 032 250 A1 und
DE 10 2012 212 735 A1 verwiesen.
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Betätigungseinrichtungen für manuell schaltbare Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen, welche eine übertragbare Stellkraft begrenzen, sind zum Beispiel aus der
DE 10 2008 015 025 A1 sowie aus der
DE 10 2008 015 026 A1 bekannt. In beiden Fällen sind Federeinrichtungen innerhalb der Betätigungseinrichtung des Gangwechselgetriebes zur Begrenzung der Stellkraft vorgesehen.
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Weiterhin ist es bekannt, den Schaltvorgang beeinflussende Zusatzträgheitsmassen über ein Getriebe, insbesondere ein Planetengetriebe, mit Komponenten eines Gangwechselgetriebes eines Kraftfahrzeuges zu koppeln. Entsprechende Schaltvorrichtungen sind beispielsweise aus der
DE 10 2011 089 004 A1 sowie aus der
DE 10 2013 223 251 A1 bekannt.
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Getriebesysteme von Kraftfahrzeugen sind mit unterschiedlichen Automatisierungsgraden bekannt. Beispiele von halbautomatischen Getrieben sind in der
EP 0 320 117 B1 sowie in der
EP 1 279 547 B1 offenbart. Während im ersten Fall eine Reibungskupplung zum Einsatz kommt, ist im zweiten Fall eine Kraftübertragung über eine elektromagnetische Kupplung vorgesehen.
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Aus der
DE 197 56 639 A1 ist ein Automatikgetriebe bekannt, welches hydraulisch angesteuert wird und welches einen fluidtechnischen Dämpfer aufweist.
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Aus der
DE 195 37 640 ist eine Schaltvorrichtung mit Endlagendämpfung bekannt. Aus der
DE 197 09 419 B4 ist ferner eine Schaltvorrichtung bekannt, welche einen Aktor umfasst, der zum Schalten eines Getriebes eingerichtet ist. Ferner sind beispielsweise Sensoren zur Kraftmessung eines Schaltvorganges vorgeschlagen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickelte Schaltvorrichtung für ein Getriebe anzugeben, welches manuell schaltbar und besonders zur Zusammenwirkung mit einer automatisch betätigbaren Kupplung geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese zur Betätigung eines Gangwechselgetriebes in einem Kraftfahrzeug ausgebildete Schaltvorrichtung umfasst eine Betätigungshandhabe, hier in Form eines Schaltknüppels, sowie eine durch den Schaltknüppel mittels einer mechanischen Übertragungsvorrichtung, beispielsweise einen Bowdenzug, eine Kette, und/oder ein Gestänge, verstellbare Schaltwelle des Gangwechselgetriebes. Mit der Übertragungsvorrichtung und damit auch mit der dem Schaltknüppel sowie mit der Schaltwelle ist ein Geschwindigkeitsbegrenzer mechanisch gekoppelt, welcher zur Begrenzung der Schaltgeschwindigkeit, mit der das Getriebe schaltbar ist, ausgebildet ist.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei halbautomatisierten Getrieben der Abstimmung der Betätigungsgeschwindigkeiten von manuellen Bedienungselementen einerseits und automatischen Aktoren, insbesondere Kupplungsaktoren, andererseits eine besondere Bedeutung zukommt. In Fällen, in welchen ein Fahrzeuggetriebe durch den Fahrer direkt mechanisch betätigbar ist, muss sichergestellt sein, dass die Kupplungsaktorik mit dem manuellen Schaltvorgang Schritt hält. Üblicherweise wird diese Aufgabe durch die Auswahl entsprechend schneller Aktoren zur Kupplungsbetätigung angegangen. Zusammen mit ohnehin vorhandenen Trägheiten sowie mechanischen Widerständen in dem Getriebe sowie im Mechanismus zur Getriebebetätigung ist damit der Schaltvorgang mit dem Vorgang der Kupplungsbetätigung idealerweise soweit synchronisierbar, dass beispielsweise kein neuer Gang eingelegt wird, bevor die Kupplung vollständig geöffnet ist.
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In Abkehr von diesem Ansatz wird gemäß der Erfindung keine Heraufsetzung der Geschwindigkeit der Kupplungsbetätigung angestrebt, sondern die Geschwindigkeit, mit welcher die Schaltwelle mittels der Bestätigungshandhabe verstellbar ist, gezielt begrenzt, wobei eine Begrenzung der Stellgeschwindigkeit gegeben ist, die über Effekte auf Grund von Massenträgheiten und Reibungen hinausgeht. Bei der Verstellung der Schaltwelle kann es sich um eine Schwenkbewegung und/oder eine lineare Bewegung handeln.
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Gemäß einer ersten Bauform ist der Geschwindigkeitsbegrenzer der Schaltvorrichtung mit dem Schaltknüppel zu einer Bedienungseinheit, auch als Schaltbetätigungseinheit bezeichnet, zusammengefasst. Diese Bauform ist besonders unkritisch hinsichtlich Belastungen durch Schmutz und Temperatur.
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Gemäß einer alternativen Bauform ist der Geschwindigkeitsbegrenzer der Schaltvorrichtung an einem Schaltdom des Getriebes angeordnet. Besonders vorteilhaft an dieser Anordnung ist die Nähe des Geschwindigkeitsbegrenzers zum Getriebe sowie zu einem Kupplungssteuergerät im Fall einer automatisch betätigten Kupplung. Weiterhin kann die räumliche Trennung des Geschwindigkeitsbegrenzers von dem Schaltknüppel Vorteile hinsichtlich der akustischen Eigenschaften mit sich bringen.
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Ebenso ist es möglich, den Geschwindigkeitsbegrenzer an beliebiger Stelle an die Übertragungsvorrichtung anzuschließen, welche den Schaltknüppel mechanisch mit der Schaltwelle koppelt, oder in die Übertragungsvorrichtung zu integrieren.
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Unabhängig von der Anordnung des Geschwindigkeitsbegrenzers umfasst dieser gemäß der erfindungsgemäßen Ausgestaltung zwei linear zueinander verschiebbare Komponenten.
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Erfindungsgemäß ist der Geschwindigkeitsbegrenzer der Schaltvorrichtung als fluidtechnischer, das heißt pneumatischer oder hydraulischer, Dämpfer ausgebildet. Hierbei ist vorzugsweise ein Kolben derart in einem Gehäuse geführt, dass die Dämpfungseigenschaften vom Ort, an welchem sich der Kolben im Gehäuse befindet, abhängig sind. Beispielsweise wird einer Verschiebung des Kolbens im Bereich seiner beiden Anschlagspositionen ein geringerer Widerstand als in einem mittleren, zwischen den Anschlägen liegenden Bereich entgegengesetzt. Dies ist auf einfache Weise dadurch realisierbar, dass das Gehäuse einen Mittelabschnitt mit geringstem Querschnitt aufweist, wobei sich der Querschnitt des Gehäuses in Verschieberichtung des Kolbens mindestens zu einer Stirnseite des Gehäuses hin, insbesondere zu beiden Stirnseiten des Gehäuses hin, aufweitet. Der aufgeweitete Querschnitt ermöglicht dabei ein Umströmen des Kolbens bei dessen Verschiebung. Dagegen ist im mittleren Abschnitt des Gehäuses dessen Querschnitt vollständig, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung mindestens einer Dichtung, durch den Kolben ausgefüllt, sodass der sich bei der Verstellung der des Schaltknüppels und damit auch der Schaltwelle verschiebende Kolben Fluid, insbesondere Hydrauliköl, im Gehäuse verdrängt, ohne eine Umströmung des Kolbens an dessen Mantelfläche zu ermöglichen.
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Vielmehr ist eine Verschiebung des Kolbens im Bereich des Mittelabschnitts des Gehäuses in bevorzugter Ausgestaltung nur dadurch möglich, dass Hydraulikflüssigkeit aus einer Blende des Gehäuses herausgedrückt wird. Gemäß einer Weiterbildung kann die Blende einen variablen, kontinuierlich oder diskontinuierlich veränderbaren Querschnitt aufweisen, womit die Eigenschaften des Geschwindigkeitsbegrenzers schaltbar sind. Unabhängig von dieser Schaltmöglichkeit ist der Geschwindigkeitsbegrenzer vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine der Verstellung des Schaltknüppels entgegenwirkende Kraft zwischen den beiden Anschlagspositionen des Schaltknüppels ein Maximum aufweist.
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Bei jeglicher Anordnung des Geschwindigkeitsbegrenzer innerhalb der Schaltvorrichtung kann an einer Komponente des Geschwindigkeitsbegrenzer, beispielsweise an einem Pleuel, ein Rastierungselement angeordnet sein, welches mit einem weiteren, gehäusefesten Rastierungselement zusammenwirkt. In analoger Weise kann an einer Komponente des Geschwindigkeitsbegrenzers ein Sensorelement angeordnet sein, welches eine Information über die Stellung des Schaltknüppels und damit über den Schaltzustand des Getriebes liefert.
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Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen, jeweils in grob schematisierter Darstellung:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltvorrichtung für ein Getriebe, nämlich Wechselgetriebe, eines Kraftfahrzeugs,
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeugwechselgetriebe.
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Einander entsprechende oder prinzipiell gleich wirkende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Jede Figur zeigt eine insgesamt mit dem Bezugszeichen
1 gekennzeichnete Schaltvorrichtung für ein Fahrzeuggetriebe, dessen mit 2 bezeichneter Schaltdom jeweils nur ansatzweise dargestellt ist. Hinsichtlich einer möglichen Ausgestaltung eines Schaltdoms wird beispielhaft auf die
DE 10 2010 013 939 A1 verwiesen.
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Weiterhin ist in den Figuren eine Schaltwelle 3 angedeutet, welche mittels eines Schaltarms 4 verschwenkbar ist. Ebenso kann in nicht dargestellter Weise eine Verschiebung der Schaltwelle 3 vorgesehen sein. In jedem Fall ist die Schaltwelle 3 mittels einer manuell betätigbaren Schaltbetätigungseinheit 5, kurz auch als Bedienungseinheit bezeichnet, verstellbar, welche über eine Übertragungsvorrichtung 6, beispielsweise einen Seilzug, mechanisch mit der Schaltwelle 3 gekoppelt ist. Als Betätigungshandhabe 7 weist die Bedienungseinheit 5 einen Schalthebel auf, der beispielsweise im an sich bekannten Schaltschema H verstellbar ist.
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Sowohl im Ausführungsbeispiel nach 1 als auch im Ausführungsbeispiel nach 2 ist die Übertragungsvorrichtung 6 mechanisch mit einem Geschwindigkeitsbegrenzer 8 gekoppelt, welcher als fluidtechnischer, nämlich hydraulischer, Dämpfer ausgebildet ist. Gemäß 1 ist der Geschwindigkeitsbegrenzer 8 in die Bedienungseinheit 5 integriert. Hierbei kann sich der Geschwindigkeitsbegrenzer 8 beispielsweise unterhalb einer nicht dargestellten Manschette an der Betätigungshandhabe 7 befinden. Für verschiedene Bewegungsrichtungen der als Schaltknüppel ausgebildeten Betätigungshandhabe 7 können separate Geschwindigkeitsbegrenzer 8 vorgesehen sein. Alternativ ist es möglich, den einzigen Geschwindigkeitsbegrenzer 8 derart anzuordnen und auszulegen, dass er bei sämtlichen möglichen Bewegungen der Betätigungshandhabe 7 wirksam ist.
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Im Unterschied zur Ausgestaltung nach 1 ist der Geschwindigkeitsbegrenzer 8 in der Ausgestaltung gemäß 2 am Schaltdom 2 und damit näher am nicht weiter dargestellten Schaltgetriebe des Kraftfahrzeugs angeordnet.
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Der Geschwindigkeitsbegrenzer 8 weist in beiden Ausführungsformen der Schaltvorrichtung 1 Komponenten 9,10, nämlich ein Gehäuse 9 sowie einen Kolben 10, auf, wobei der Kolben 10 fest mit einem Pleuel 11 als weiterer Komponente der Schaltvorrichtung 1 verbunden ist. Das auch als Zylinder bezeichnete Gehäuse 9 weist zwei Öffnungen 12,13 auf, die als Blenden fungieren.
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In jedem Ausführungsbeispiel ist der Kolben 10 in Mittelstellung innerhalb des mit Öl gefüllten Gehäuses 9 dargestellt. Der Kolben 10 befindet sich hierbei in einem im Vergleich zum übrigen Gehäuse 9 verjüngten Mittelabschnitt 14 des Gehäuses. Wird der Kolben 10 aus dieser Mittelstellung heraus verlagert, indem die Betätigungshandhabe 7 verschwenkt wird, so wird Hydraulikflüssigkeit durch eine der Öffnungen 12,13 aus dem Gehäuse 9 herausgepresst, womit eine Geschwindigkeitsbegrenzung der Schwenkbewegung der Betätigungshandhabe 7 und damit auch des Schaltarms 4 gegeben ist. Im Mittelabschnitt 14 ist der Kolben 10 gegenüber der Innenwandung des Gehäuses 9 abgedichtet, sodass die vollständige Menge an Öl, welche durch den Kolben 10 verdrängt wird, durch eine der Öffnungen 12, 13 fließen muss. Die entsprechende Menge an Öl fließt durch die zweite Öffnung 13,12 in das Gehäuse 9 zurück, wobei die beiden Öffnungen 12,13 in nicht dargestellter Weise direkt durch eine Leitung verbunden sein können. Optional ist in diese Leitung ein verstellbares Drosselelement eingebaut, mit welchem die Dämpfungseigenschaften des Geschwindigkeitsbegrenzers 8 gezielt beeinflussbar sind.
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Wird der Kolben 10, ausgehend von der in den Figuren dargestellten Mittellage, ausreichend weit zu einer der beiden Stirnseiten des Gehäuses 9 hin verlagert, so verfährt der Kolben 10 in einen sich trichterförmig aufweitenden Bereich des Gehäuses 9. Um den Kolben 10 bildet sich damit ein Ringraum, welcher von Öl durchströmbar ist. Die Verlagerung des Kolbens 10 geht somit mit einer zirkulierenden Ölströmung innerhalb des Gehäuses 9 einher, wodurch nur noch ein geringerer oder gar kein Ölfluß durch die Öffnungen 12,13 erforderlich wird. Die Kraft, welche der Verlagerung des Kolbens 10 durch den Geschwindigkeitsbegrenzer 8 entgegengesetzt wird, verringert sich somit zu den Stirnseiten des Gehäuses 9 hin. Damit ist sichergestellt, dass die Betätigungshandhabe 7 relativ leicht aus einer ersten Anschlagposition heraus bewegbar ist und ebenso leicht in eine weitere Anschlagposition gebracht werden kann, wogegen mittig zwischen den Anschlagpositionen der Verschwenkung der Betätigungshandhabe 7 sowie des Schaltarms 4 eine maximale Gegenkraft durch den Geschwindigkeitsbegrenzer 8 entgegengesetzt wird.
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Der Pleuel 11 ist über ein Gelenk 15 an die Betätigungshandhabe 7 (1) beziehungsweise an den Schaltarm 4 (2) angebunden. Mit dem Pleuel 11 ist in beiden Fällen ein Rastierungselement 16 verbunden, welches mit einem nicht dargestellten gehäusefesten Rastierungselement zusammenwirkt. Weiterhin ist mit dem Pleuel 11 ein Sensorelement 17, beispielsweise in Form eines durch einen Hallsensor erkennbaren Permanentmagneten, verbunden, das eine Detektion der Stellung der Betätigungshandhabe 7 und damit auch der Schaltwelle 3 ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltvorrichtung
- 2
- Schaltdom
- 3
- Schaltwelle
- 4
- Schaltarm
- 5
- Schaltbetätigungseinheit, Bedienungseinheit
- 6
- Übertragungsvorrichtung
- 7
- Betätigungshandhabe
- 8
- Geschwindigkeitsbegrenzer
- 9
- Komponente, Gehäuse
- 10
- Komponente, Kolben
- 11
- Komponente, Pleuel
- 12
- Öffnung
- 13
- Öffnung
- 14
- Mittelabschnitt
- 15
- Gelenk
- 16
- Rastierungselement
- 17
- Sensorelement
