DE102016201719A1

DE102016201719A1 - Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE102016201719A1
Application number: DE102016201719.5A
Authority: DE
Inventors: Simon Sauer; Johannes Link
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-02-04
Filing date: 2016-02-04
Publication date: 2017-08-24

Abstract

In einer Schaltvorrichtung (1) für ein mehrstufiges Schaltgetriebe (34, 44) ist eine Schaltwelle (2) drehfest und axial verschiebbar koaxial innerhalb einer als Hohlwelle ausgebildeten Sperrwelle (3) angeordnet. Die Schaltwelle (2) weist in ihrem Inneren eine eine manuell auf die Schaltwelle (2) ausgeübte Handschaltkraft verstärkende Servounterstützungseinrichtung (56) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Mehrstufige Schaltgetriebe von Kraftfahrzeugen sind üblicherweise als Vorgelegegetriebe mit mindestens zwei achsparallelen Getriebewellen ausgebildet, die selektiv über mehrere Gangradsätze mit 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 Getriebewelle drehbar gelagertes Losrad auf. Bei den Vorwärtsgängen steht das jeweilige Losrad unmittelbar mit dem zugeordneten Festrad in Verzahnungseingriff und ist mittels einer zugeordneten Gangkupplung mit der betreffenden Getriebewelle drehfest verbindbar. Bei dem Rückwärtsgang steht das Losrad zur Drehrichtungsumkehr über ein Zwischenrad mit dem zugeordneten Festrad in Triebverbindung. Durch das Schließen der jeweiligen Gangkupplung wird das Losrad des betreffenden Gangradsatzes mit der zugeordneten Getriebewelle drehfest verbunden und damit die betreffende Gangstufe getriebeintern eingelegt. Durch das Öffnen der Gangkupplung wird die drehfeste Verbindung des Losrades mit der zugeordneten Getriebewelle wieder gelöst und damit die betreffende Gangstufe getriebeintern ausgelegt. Üblicherweise sind die Gangkupplungen als sperrsynchronisierte oder unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet, die jeweils über eine drehfest und axial verschiebbar auf der betreffenden Getriebewelle angeordnete Schaltmuffe einrückbar und ausrückbar sind.
Zur Betätigung der Schaltmuffe und somit zum getriebeinternen Ein- und Auslegen einer Gangstufe sind im Wesentlichen zwei Bauarten von Schaltelementen bekannt. Zum einen können die Schaltelemente als gabelförmige Schaltschwingen ausgebildet sein, die jeweils um eine quer zu den Getriebewellen ausgerichtete Lagerachse schwenkbar gelagert sind und durch den Eingriff von Gleitsteinen in eine äußere Ringnut einer Schaltmuffe mit der Gangkupplung einer Gangstufe in Stellverbindung stehen. Zum anderen können die Schaltelemente als Schaltgabeln ausgebildet sein, die jeweils achsparallel zu den Getriebewellen verschiebbar gelagert sind und ebenfalls durch den Eingriff von Gleitsteinen in eine äußere Ringnut einer Schaltmuffe mit der Gangkupplung einer Gangstufe in Stellverbindung stehen. Zur Begrenzung des Bauraumbedarfs sind die Losräder von zwei benachbarten Gangradsätzen jeweils bevorzugt auf derselben Getriebewelle angeordnet, und die betreffenden zwei Gangkupplungen sind in einer Anordnung mit einer gemeinsamen Schaltmuffe zusammengefasst, wodurch das Einlegen und Auslegen der betreffenden zwei Gangstufen durch eine Verschwenkung oder Axialverschiebung des betreffenden Schaltelementes in jeweils entgegengesetzten Richtungen erfolgt.
Wähl- und Schaltvorgänge werden bei manuell schaltbaren Getrieben über Gestänge- oder Seilzugvorrichtungen, die mit einem von dem Fahrer betätigbaren Handschalthebel in Stellverbindung stehen, in das Schaltgetriebe eingeleitet. Bei automatisiert schaltbaren Getrieben erfolgt dies mittels Wähl- und Schaltaktuatoren, die von einem Getriebesteuergerät ansteuerbar sind. Wenn die Einleitung der Wähl- und Schaltvorgänge, wie es vorliegend vorgesehen ist, in eine achsparallel zu den Getriebewellen angeordnete Schaltvorrichtung erfolgt, besteht ein Wählvorgang in einer Drehung einer Schaltwelle der Schaltvorrichtung um ihre Längsachse, mit der diese formschlüssig mit einem von mehreren Schaltelementen, wie Schaltschwingen oder Schaltgabeln, gekoppelt beziehungsweise entkoppelt wird. Ein Schaltvorgang erfolgt durch eine Axialverschiebung der Schaltwelle, wodurch das angekoppelte Schaltelement im Fall einer Ausführung als Schaltschwinge um ihre Lagerachse verschwenkt und im Fall einer Ausführung als Schaltgabel axial verschoben wird, wodurch die Gangkupplung einer der zugeordneten Gangstufen ein- oder ausgerückt wird.
Die nicht an die Schaltwelle angekoppelten Schaltelemente müssen jeweils in ihrer Neutralposition verbleiben, da ihre unabsichtliche Verschwenkung oder Axialverschiebung zum gleichzeitigen Einlegen von mehr als einer Gangstufe und somit zum Blockieren des Schaltgetriebes führen würde. Hierzu gelegentlich vorgesehene Rastierungen, die zwischen den Schaltelementen und gehäusefesten Bauteilen angeordnet sind, können zum Beispiel durch eine Ermüdung der zugehörigen Federelemente versagen oder durch Erschütterungen des Kraftfahrzeugs unwirksam werden, so dass diese Rastierungen keine optimale Funktionssicherheit bieten. Daher ist häufig eine mit der Schaltwelle in Wirkverbindung stehende Sperrvorrichtung vorgesehen, durch die das angekoppelte Schaltelement für eine Schaltung entsperrt ist und die nicht angekoppelten Schaltelemente formschlüssig in ihrer Neutralposition gehalten werden.
Eine derartige Schaltvorrichtung ist beispielhaft aus der DE 10 2013 224 263 A1 der Anmelderin bekannt geworden, deren Gegenstand vollinhaltlich in diese Beschreibung aufgenommen sein soll.
Wie dargestellt dient bei derartigen Schaltvorrichtungen das Drehen der Schaltwelle der Vorwahl einzelner Schaltgassen und erfordert im Allgemeinen keine hohen Betätigungskräfte. Die axiale Längsbewegung der Schaltwelle dient zum Einlegen der gewünschten Gangstufe in der angewählten Schaltgasse und erfordert insbesondere bei Getrieben von schweren Fahrzeugen und solchen Fahrzeugen, bei denen der Fahrer weit entfernt vom Getriebe sitzt, höhere Schaltkräfte. Damit der Fahrer eines Fahrzeugs seine Aufmerksamkeit voll dem Straßenverkehr zuwenden kann, muss er in allen Tätigkeiten, die zum Führen eines Fahrzeugs notwendig sind, so weit wie möglich entlastet und unterstützt werden.
So ist aus der DE 195 39 471 A1 der Anmelderin eine Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe bekannt geworden, die eine Übertragung und Verstärkung der vom Fahrer eingeleiteten Handschaltkraft bewirkt. Dazu wird die Handschaltkraft auf eine Steuerstange in einer pneumatischen Servounterstützungseinrichtung übertragen, die Betätigungskolben aktiviert, wodurch eine Verstärkung der Handschaltkraft auf eine Kolbenstange hervorgerufen wird und diese verstärkte Kraft auf das Getriebe einwirkt. Die Servounterstützungseinrichtung ist an der Außenseite des Getriebes befestigt. Von einem Schalthebel aus führt eine Schaltstange über eine Hebelumlenkung zu der Schaltvorrichtung. Die Schaltvorrichtung weist eine Anschlußleitung auf, die zu einem Vorratsbehälter führt, aus dem die Schaltvorrichtung mit Druckluft versorgt wird. Die Hebelumlenkung weist einen ersten Hebel, der mit der Schaltstange verbunden ist, und einen zweiten Hebel auf, der wiederum in die Steuerstange eingreift, die in der Schaltvorrichtung angeordnet ist. Weiterhin ist in der Schaltvorrichtung die Kolbenstange vorgesehen, in die ein dritter Hebel eingreift, welcher über eine Drehwelle mit einem vierten Hebel im Fahrzeuggetriebe verbunden ist. Der vierte Hebel greift in eine Schaltschiene ein, durch die in bekannter Weise Übersetzungsverhältnisse des Getriebes geschaltet werden können. Eine Bewegung des dritten Hebels wird über die Drehwelle in eine Bewegung des vierten Hebels übertragen, so dass der vierte Hebel die Schaltschiene in eine axiale Bewegung versetzen kann. Bei dieser Bewegung nimmt die Schaltschiene vorzugsweise drei Positionen ein, zwei axiale Endpositionen, die je einem geschalteten Übersetzungsverhältnis entsprechen und eine zwischen den Endpositionen liegende Mittelposition, die einer Neutralstellung des Getriebes entspricht.
Diese Servounterstützungseinrichtung benötigt einen großen Bauraum und ist in ihrer kinematischen Anbindung zwischen der Entstehung der Unterstützungskraft und der Ausübung der Kraft auf die zu bewegende Schaltmuffe ungünstig ausgestaltet. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltvorrichtung aufzuzeigen, die bei geringem Bauraumbedarf ein vereinfachtes Schalten eines Fahrzeuggetriebes ermöglicht. Ebenfalls Aufgaben der Erfindung sind das Bereitstellen eines Getriebes mit einer entsprechenden Schaltvorrichtung sowie eines Fahrzeugs mit einer derartigen Schaltvorrichtung.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Getriebe und ein Fahrzeug mit den Merkmalen der Ansprüche 20 bzw. 21. Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Eine Schaltvorrichtung für ein mehrstufiges Schaltgetriebe ist ausgestattet mit einer Schaltwelle, die drehfest und axial verschiebbar koaxial innerhalb einer als Hohlwelle ausgebildeten Sperrwelle angeordnet ist. Die Schaltwelle weist in ihrem Inneren eine Servounterstützungseinrichtung auf, die eine manuell auf die Schaltwelle ausgeübte Handschaltkraft verstärkt. Durch die Integration einer Servounterstützungseinrichtung in die Schaltwelle einer Schaltvorrichtung, bei der die Schaltwelle selbst zentral innerhalb einer hohlen und die Schaltwelle umgebenden Sperrwelle liegt, nutzt die Schaltvorrichtung den vorhandenen Bauraum optimal aus. Weder müssen aufwendige mechanische Verbindungen zwischen dem die Unterstützungskraft erzeugenden Kolben und der zu schaltenden Schiebemuffe überbrückt werden, noch ist eine aufwendige Anbindung und Einleitung der vom Fahrzeugführer aufgebrachten Handschaltkraft auf die Schaltvorrichtung erforderlich. Somit lässt sich die gesamte Schaltvorrichtung in ein vorhandenes Getriebegehäuse integrieren und verringert die Gefahr von Beschädigungen an der Schaltvorrichtung durch Außeneinflüsse im alltäglichen Gebrauch.
Vorzugsweise erfolgt die Verstärkung der Handschaltkraft pneumatisch. Druckluft ist in Nutzfahrzeugen oberhalb einer vorbestimmten Klassifizierung im Bordsystem vorhanden, weil dort die Bremsanlage des Fahrzeugs druckluftbetrieben ist und die Druckluft durch fahrzeugeigene Kompressoren ständig in ausreichendem Maße nachproduziert wird. Die Zufuhr der Druckluft und die Höhe des Drucks für die Schaltvorrichtung müssen entsprechend der verwendeten Schaltvorrichtung vorbestimmt und ggf. durch eine entsprechende Regelung angepasst werden.
Damit die in einem Schaltgestänge zwischen dem Handschalthebel und der Servounterstützungseinrichtung bewegten Massen ausgeglichen werden können, ist auf der Steuerstange eine Zentriereinrichtung vorgesehen, die in einem unbetätigten Zustand der Servounterstützungseinrichtung die von der manuell ausgeübten Handschaltkraft betätigte Steuerstange und die durch die Servounterstützungskraft betätigte Kolbenstange zueinander in eine Neutralstellung positioniert. Die manuell auf die Schaltwelle ausgeübte Handschaltkraft bewirkt eine axiale Verschiebung der innerhalb der Schaltwelle angeordneten Steuerstange, wobei die Zentriereinrichtung üblicherweise wenigstens ein Federelement aufweist, das bei Betätigung der Steuerstange in jeder der beiden axialen Richtungen zwischen zwei Scheiben komprimiert wird. Durch die Dicke der Scheiben oder ggf. über zusätzliche Einstellscheiben kann eine Vorspannung der Zentriereinrichtung variiert werden. Die Steuerstange bewegt sich entlang der Längsachse der Schaltwelle, auf der die Schaltwelle beim Schaltvorgang verschoben wird und um die die Schaltwelle und die Sperrwelle beim Wählvorgang der Schaltvorrichtung gedreht werden.
In vorteilhafter Weise wird die zur Aktivierung der Servounterstützung in der Schaltvorrichtung notwendige axiale Verschiebung der Steuerstange innerhalb der Schaltwelle durch einen Hebel betätigt. Dies kann vorzugsweise ein in der Sperrwelle verkippbar befestigter zweiarmiger Hebel sein, der auf einer Drehachse befestigt ist und um diese Drehachse in zwei Richtungen bewegt werden kann, wodurch eine Kippbewegung des Hebels entsteht. Die beiden Richtungen der Kippbewegung erstrecken sich entlang der Achse, auf der auch die Schaltwelle beim Schaltvorgang bewegt wird. An dem ersten Arm des zweiarmigen Hebels ist die manuell ausgeübte Handschaltkraft in die Schaltvorrichtung einleitbar, beispielsweise über ein angeschlossenes Schaltgestänge oder einen Seilzug. Beim Verkippen des zweiarmigen Hebels wird die an dessen zweitem Arm befestigte Steuerstange zum Betätigen der Servounterstützungseinrichtung und zum Schalten der Schaltvorrichtung axial bewegt.
In einer vorteilhaften Alternative erfolgt die axiale Verschiebung der Steuerstange innerhalb der Schaltwelle durch einen mit der Steuerstange in Verbindung stehenden Seilzug. Dieser Seilzug kann direkt an der Steuerstange befestigt sein. Für das Schalten werden so keine zusätzlichen Bauteile benötigt und eine Umlenkung durch einen Hebel entfällt.
In einer weiteren Alternative erfolgt die axiale Verschiebung der Steuerstange innerhalb der Schaltwelle durch mit der Steuerstange in Verbindung stehende Schaltstangen. Diese Schaltstangen sind mit dem vom Fahrer betätigten Schaltgestänge verbunden. Durch geeignete Öffnungen im Getriebegehäuse hindurch erfolgt die mechanische Verbindung zwischen Schaltgestänge und Steuerstange.
Die axiale Verschiebung der Steuerstange innerhalb der Schaltwelle kann vorteilhaft auch durch eine mit der Steuerstange in Verbindung stehende hydraulische Verbindung gewährleistet werden. An der Steuerstange ist dazu ein Nehmerzylinder angeordnet, der über eine hydraulische Leitung mit einem hydraulischen Geberzylinder verbunden ist, der außerhalb des Getriebegehäuses vorgesehen sein kann. Die hydraulische Leitung kann beliebig innerhalb und außerhalb des Getriebegehäuses zwischen der Steuerstange und der mechanischen Einleitstelle der manuellen Handschaltkraft verlegt werden.
Zur Drehung der Schaltwelle und zur Auswahl einer gewünschten Schaltgasse ist eine Wählvorrichtung vorzusehen, die eine Umfangskraft auf die Schaltwelle ausübt und damit den Wählvorgang ermöglicht. Es sind eine Reihe von unterschiedlichen Vorrichtungen geeignet, die Umfangskraft auf die Schaltwelle zu übertragen, wie beispielsweise elektrische oder hydraulische Stellmotoren, ineinandergreifende Verzahnungen, Seilzüge oder separate über Gestänge betätigte Hebel. Besonders vorteilhaft erfolgt die Übertragung der Umfangskraft durch den zweiarmigen Hebel, der bereits durch sein Verkippen um die Drehachse die Handschaltkraft auf die Steuerstange zum Schalten überträgt. Wird dieser Hebel orthogonal zu der Richtung des Verkippens von der Handschaltkraft beaufschlagt, so dreht der Hebel über seine Anordnung an der Sperrwelle auch gleichzeitig die Schaltwelle um ihre Drehachse, was dem Wählvorgang der Schaltvorrichtung entspricht.
Damit die Unterstützung der eingeleiteten Handschaltkraft durch die Servounterstützungseinrichtung erfolgen kann, muss die Druckluft an der Kolbenstange wirken können. Dazu sind Flächen vorgesehen, an denen die Druckluft wirken kann und die in unterschiedlichen Formen angeordnet sein können. Da vorzugsweise die Kolbenstange und die Steuerstange innerhalb der Schaltwelle angeordnet sind, sind vorzugsweise auch die mit Druckluft beaufschlagten Flächen innerhalb der Schaltwelle angeordnet.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung, in der eine hohe Servounterstützungskraft erzielt werden kann, sind in jede Betätigungsrichtung der Schaltwelle wenigstens zwei mit einem Druck beaufschlagbare Flächen innerhalb der Schaltwelle an der Kolbenstange angeordnet. Dadurch kann bei geringer axialer Baulängenvergrößerung der Außendurchmesser der Schaltvorrichtung gering gehalten werden. Der in der Schaltwelle verfügbare Hohlraum kann dadurch effektiver genutzt werden. Bei einer alternativen Ausgestaltung sind Flächen vorgesehen, die außerhalb der Schaltwelle angeordnet sind. Diese Flächen sind über die Kolbenstange mit der Schaltwelle wirkverbunden und sie sind mit einem Druck beaufschlagbar. Durch die Anordnung außerhalb der Schaltwelle sind die Flächen in ihrer Größe nicht so stark limitiert und es kann bei gleichem Druck eine größere Kraftverstärkung erzielt werden.
Damit die Druckluft an den Flächen wirksam sein kann, ist es erforderlich, die Druckluft in das Innere der Schaltwelle zu transportieren. Dies kann einerseits durch eine radiale Zufuhr von radial außerhalb durch die Sperrwelle und die Schaltwelle in den Bereich der zentral angeordneten Steuerstange erfolgen. Dort gelangt die Druckluft dann bei Betätigung von Ventilen durch die Steuerstange an die Wirkflächen in der Kolbenstange. Hierbei ist sicherzustellen, dass sich auch bei den erforderlichen axialen und drehenden Bewegungen der Schaltvorrichtung eine abgedichtete Anbindung der Druckluft aus vorgesehenen Vorratsbehältern in die Schaltvorrichtung ergibt. Eine vorteilhafte Alternativgestaltung sieht vor, dass die Steuerstange hohl ausgebildet ist, um die Druckluft von axial außerhalb in den Bereich der Ventile zu befördern. Dadurch kann eine vereinfacht abdichtbare Anbindung einer Druckluftleitung von einem Vorratsbehälter an die Ventile ermöglicht werden. Abdichtmaßnahmen, die durch die Verdrehbarkeit der Schaltwelle zur Sperrwelle erforderlich sind, können vermieden oder einfacher gestaltet werden.
Neben der Zufuhr der Druckluft zur Schaltvorrichtung ist auch die Entsorgung der Abluft nach dem Schaltvorgang wesentlich. Bei einer Zufuhr der Druckluft von radial außen, kann die Abfuhr der Abluft durch eine zumindest teilweise hohl ausgebildete Steuerstange erfolgen. Wenn die Druckluft durch eine hohle Steuerstange zugeführt wird, ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltvorrichtung innerhalb der hohlen Steuerstange eine hohle Luftführungswelle vorgesehen. Die bei Betätigung der Schaltvorrichtung erzeugte Abluft kann dann zwischen Steuerstange und hohler Luftführungswelle abgeführt werden und aus der Schaltvorrichtung entweichen.
Sichergestellt werden muss in der Schaltvorrichtung auch, dass auch bei Ausfall der Druckluft als unterstützendem Medium eine generelle Schaltbarkeit des Getriebes dennoch erhalten bleibt. Dazu muss die Servounterstützungseinrichtung in der Schaltvorrichtung mechanisch überbrückbar sein. Die Schaltvorrichtung weist dafür vorzugsweise Vorrichtungen auf der Steuerstange auf, die bei Ausfall der Druckluft eine mechanische Betätigung der Kolbenstange durch die auf die Steuerstange ausgeübte Handschaltkraft gewährleisten. Dies kann durch mechanische Anschläge erfolgen, die zwischen der vom Fahrer betätigten Steuerstange und der Kolbenstange vorgesehen sind und die nach Überschreiten einer vorgegebenen Wegstrecke, die die Steuerstange zurücklegt, ohne dass eine Erzeugung einer pneumatischen Unterstützungskraft erfolgt wäre, die mechanische Verbindung zwischen Steuerstange und Kolbenstange in die jeweilige Schaltrichtung ermöglichen.
Vorzugsweise ist in der Schaltvorrichtung auch eine Einrichtung vorgesehen ist, die eine unterschiedlich starke Verstärkung der Handschaltkraft für unterschiedliche Schaltgassen ermöglicht. Um die in einzelnen Schaltgassen unterschiedlich stark gewünschten Unterstützungskräfte realisieren zu können, ist eine solche Einrichtung hilfreich, um einerseits ausreichend große Unterstützungskraft zu ermöglichen, andererseits aber die Unterstützungskraft zu begrenzen, wenn ansonsten am Schaltvorgang beteiligte Bauteile durch zu große Schaltkräfte Schaden nehmen könnten. Insbesondere Bauteile von Synchronisierungen können durch zu große Kräfte beschädigt werden.
Besonders vorteilhaft ist eine solche Einrichtung, wenn eine unterschiedlich starke Verstärkung der Handschaltkraft für unterschiedliche Gangstufen in einer Schaltgasse ermöglicht wird. Dadurch können nicht nur einzelne Schaltgassen unterschiedliche Unterstützungskräfte erfahren, sondern jede einzelne Gangstufe kann individuell unterschiedlich stark unterstützt werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung weist dazu ein mit der Kolbenstange axial fest verbundenes Zwischenstück auf, an dem eine Kontur vorgesehen ist, die die unterschiedliche Verstärkung der Handschaltkraft ermöglicht. Innerhalb dieser Kontur kann die Steuerstange axial bewegt werden, wobei ein mit der Steuerstange verbundenes Element sich innerhalb der Kontur bewegen kann. Die axiale Bewegungsfreiheit, die die Steuerstange dabei ausüben kann, ist in Abhängigkeit der gewählten Schaltgasse unterschiedlich ausgeprägt und kann auch innerhalb einer Schaltgasse in die beiden Schaltrichtungen unterschiedlich ausgeprägt sein.
Ebenfalls zur Lösung der Aufgabe beitragend ist ein Getriebe mit einer Schaltvorrichtung, die die offenbarten erfinderischen Merkmale aufweist und bei der vorzugsweise die Schaltwelle und die Sperrwelle achsparallel zu wenigstens zwei untereinander ebenfalls achsparallelen Getriebewellen ausgebildet sind. Die Sperrwelle ist dabei axial unverschiebbar und um ihre Längsachse verdrehbar ausgebildet.
Ein Getriebe mit einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist vorzugsweise in einem Fahrzeug vorgesehen. Unter einem Fahrzeug ist dabei insbesondere ein Straßenfahrzeug wie ein Lastkraftwagen, ein Personenkraftwagen oder ein Kleintransporter zu verstehen.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung weiter erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs
2 eine allgemeine Darstellung eines Getriebes mit Schaltvorrichtung
3 eine Darstellung einer Schaltvorrichtung mit innenliegender Schaltwelle
4 einen Schnitt einer ersten Ausführungsform nach der Erfindung
5 einen Schnitt durch die Ventilanordnung der Ausführungsform nach 4
6 einen Schnitt durch eine Zentriereinrichtung der Ausführungsform nach 4
7 eine weitere Ansicht der Ausführungsform nach 4
8 einen Schnitt einer zweiten Ausführungsform nach der Erfindung
9 einen Schnitt durch die Ventilanordnung der Ausführungsform nach 8
10 eine weitere Ansicht der Ausführungsform nach 8
11 einen Schnitt einer dritten Ausführungsform nach der Erfindung
12 eine Detaildarstellung der Ausführungsform nach 11
13 einen Schnitt durch die Ventilanordnung der Ausführungsform nach 11
14 eine Detaildarstellung der Ventilanordnung nach 13
15 einen Schnitt durch eine Zentriereinrichtung der Ausführungsform nach 11
16 eine weitere Ansicht der Ausführungsform nach 11
17 eine Detaildarstellung einer Anordnung zur gassenabhängigen Schaltkraftunterstützung
18 einen Schnitt durch eine Anordnung zur gassenabhängigen Schaltkraftunterstützung
Die 1 zeigt eine schematische Fahrzeugdarstellung eines Kraftfahrzeugs 30, das einen Antriebsmotor 32, ein Getriebe 34 und eine zwischen Antriebsmotor 32 und Getriebe 34 angeordnete Kupplung 36 aufweist. Das Getriebe 34 ist über eine Antriebswelle 38 und ein Differential 40 mit den beiden Hinterrädern 42 verbunden. 2 zeigt das Getriebe 34, das mittels einer Schaltvorrichtung 1 geschalten werden kann. Das Getriebe 34 umfasst dabei mehrere Teilgetriebe. Vorliegend weist das Getriebe 34 ein Hauptgetriebe 44 und ein Bereichsgetriebe 46 auf. Das Hauptgetriebe 44 ist vorliegend als Vorgelegegetriebe ausgebildet und weist als Getriebewellen eine Hauptwelle 45 und eine Vorgelegewelle 47 auf. Es umfasst drei Hauptschaltmuffen 48, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Des Weiteren umfasst das Bereichsgetriebe 46 eine Bereichsschaltmuffe 50. Die Hauptschaltmuffen 48 und Bereichsschaltmuffe 50 können aus einer mittigen Neutralstellung in Axialrichtung in eine erste Schaltstellung sowie in entgegengesetzter Richtung in eine zweite Schaltstellung verschoben werden. Hierfür korrespondieren die Schaltmuffen 48, 50 jeweils mit einem Schaltelement der Schaltvorrichtung 1.
Vorliegend werden die mit dem Hauptgetriebe 44 korrespondierenden Schaltelemente als Hauptschaltelemente 4, 5, 6 bezeichnet. Das mit dem Bereichsgetriebe 46 korrespondierende Schaltelement wird ferner als Nebenschaltelement 52 bezeichnet. Die Schaltelemente sind vorliegend als Schaltschwingen ausgebildet. Alternativ könnten diese aber auch als Schaltgabeln ausgebildet sein. Das Bereichsgetriebe 46 ist vorliegend als Planetengetriebe ausgebildet. Die Schaltung des Bereichsgetriebes 46 ist hier nicht abgebildet.
Die in der perspektivischen Ansicht von 3 dargestellte Schaltvorrichtung 1 weist eine Schaltwelle 2, eine Sperrwelle 3 und vorliegend beispielhaft drei als Schaltschwingen ausgebildete Hauptschaltelemente 4, 5, 6 auf. Die Schaltwelle 2 ist als eine Hohlwelle ausgebildet und drehfest sowie axial verschiebbar koaxial innerhalb der ebenfalls als eine Hohlwelle ausgebildeten Sperrwelle 3 gelagert. Die Sperrwelle 3 ist ihrerseits achsparallel zu hier nicht abgebildeten Getriebewellen um ihre Längsachse 7 drehbar 10 und axial unverschiebbar in einem Getriebegehäuse 54 (2) gelagert. Zur drehfesten und axialbeweglichen Führung der Schaltwelle 2 in der Sperrwelle 3 ist mindestens ein radial nach außen gerichtet an der Schaltwelle 2 befestigter Führungsbolzen 8 vorgesehen, der in einen axialen Führungsschlitz 9 der Sperrwelle 3 eingreift. Die Schaltwelle 2 ist somit mittels der Sperrwelle 3 um ihre Längsachse 7 drehbar 10 und axial verschiebbar 11 in dem Getriebegehäuse 54 gelagert.
Die gabelförmigen Schaltschwingen als Hauptschaltelemente 4, 5, 6 sind jeweils um eine quer zu den Getriebewellen und der Schaltwelle 2 angeordnete Lagerachse 12, 13, 14 schwenkbar in dem Getriebegehäuse 54 gelagert. Über endseitig und schaltwellenfern befestigte Gleitsteine 15, 15a, 16, 16a, 17, 17a stehen die Hauptschaltelemente 4, 5, 6 jeweils durch einen Eingriff in die äußere Ringnut von Schaltmuffen 48 (2) in Stellverbindung mit über diese ein- und ausrückbare Gangkupplungen. Die drei Hauptschaltelemente 4, 5, 6 weisen schaltwellennah jeweils einen Mitnahmehebel 18, 19, 20 auf, der jeweils weitgehend radial in Eingriff mit einer zugeordneten Sperröffnung 21, 22, 23 der Sperrwelle 3 und mit einer zugeordneten Koppelöffnung 24, 25, 26 der Schaltwelle 2 ist.
Schalt- und Wählvorgänge der einzelnen Hauptschaltelemente und die Sperrungen der nicht zu schaltenden Gänge sind nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung und erfolgen wie in der DE 10 2013 224 263 A1 beschrieben, auf die hierzu verwiesen wird.
In der 4 wird nun die innerhalb der Schaltvorrichtung 1 angeordnete Servounterstützungseinrichtung 56 dargestellt. Innerhalb der Sperrwelle 3 ist die Schaltwelle 2 angeordnet. Radial innerhalb der Schaltwelle 2 ist eine Kolbenstange 58 über eine Druckluftzufuhr 60 mit der Schaltwelle 2 verbunden. Die Druckluftzufuhr 60 versorgt die innerhalb der Kolbenstange angeordnete Ventileinrichtung 62, die in 5 näher dargestellt ist, mit Druckluft. Ebenfalls radial innerhalb der Kolbenstange 58 ist eine axial entlang der Längsachse 7 gegenüber der Kolbenstange 58 verschiebbare Steuerstange 64 vorgesehen, die in ihrer hier gezeigten Ausprägung in ihrem in der Zeichnungsebene der 4 linken Teil hohl ausgebildet ist. Zwischen der Kolbenstange 58 und der Steuerstange 64 wird eine mechanische Verbindung durch eine Zentriereinrichtung 66 hergestellt, die in der 6 näher dargestellt ist.
An einem Ende der Steuerstange 64 greift ein zweiarmiger Hebel 68 an der Steuerstange 64 an, der in der Sperrwelle 3 um eine Drehachse 70 schwenkbar montiert ist. Ein Verschwenken des Hebels 68 betätigt die Steuerstange 64 in axialer Richtung entlang der Längsachse 7 und löst damit die Schaltkraftunterstützung der Servounterstützungseinrichtung 56 aus. Eine Betätigung des Hebels 68 in die Zeichnungsebene der 4 hinein führt zu einer Verdrehung der Schaltwelle 2 und der Sperrwelle 3 und damit zu einem Wählvorgang der Schaltvorrichtung 1. Zwischen Sperrwelle 3 und Schaltwelle 2 sind Dichtringe 74 vorgesehen, die die Schaltwelle 2 zur Sperrwelle 3 hin abdichten.
Die in der 4 gezeigten Elemente der Erfindung sind, in einer anderen Darstellung in perspektivischer Ansicht, auch in der 7 zu sehen. An dem der Zentriereinrichtung 66 entgegengesetzten Ende der Steuerstange 64 ist eine Einrichtung 72 zur Ermöglichung einer schaltgassenabhängigen Schaltkraftunterstützung vorgesehen, deren Funktion später beschrieben wird.
In einem vergrößerten Ausschnitt zeigt die 5 die Ventileinrichtung 62. Durch radial angeordnete Öffnungen 76 gelangt Druckluft durch die Verbindungsleitung der Druckluftzufuhr 60 in einen abgeschlossenen Raum 78, der begrenzt wird durch zwei Ventilschieber 80 und 82, die dichtend aneinander liegen. Durch eine Ventilfeder 84 werden die beiden Ventilschieber 80 und 82 in der Ruheposition dichtend gegen jeweils einen Ventilsitz 86, 88 gedrückt. Wird nun die Steuerstange 64 durch die Handschaltkraft in der Zeichnungsebene beispielsweise nach links bewegt, so drückt der mit der Steuerstange 64 verbundene Sicherungsring 90 den Ventilkolben 92 ebenfalls nach links. Nach einer kurzen axialen Wegstrecke stößt der Ventilkolben 92 an den Ventilschieber 82 und verschiebt diesen in der weiteren Bewegung ebenfalls nach links. Dadurch wird die dichtende Anlage zwischen Ventilschieber 82 und Ventilsitz 88 geöffnet und Druckluft aus dem Raum 78 kann entlang des Vorsprunges 94 am Ventilkolben 92 in den Raum 96 entweichen und drückt dort zunächst auf die Fläche 98 am Ventilkolben 92. Der Druck auf die Fläche 98 erzeugt einen Gegendruck gegen die auf die Steuerstange wirkende Handschaltkraft. Aus dem Raum 96 entweicht die Druckluft über Öffnungen 100 in der Kolbenstange 58 in einen Raum 104 und wirkt dort auf die Fläche 102 in gleicher axialer Richtung wie die Bewegung der Steuerstange 64.
Im Fall einer Störung der Druckluftzufuhr führt eine weitere Bewegung der Steuerstange nach links in der Zeichnungsebene dazu, dass der Ventilkolben 92 den Ventilschieber 82 mit dem Ventilschieber 80 in Kontakt bringt, oder der Federweg der Ventilfeder 84 zusammengedrückt wird, und dann mechanisch über den Ventilsitz 86 die Kolbenstange 58 axial bewegt wird und damit die Servounterstützungseinrichtung überbrückt wird.
Wenn die Steuerstange 64 nicht weiter nach links in der Zeichnungsebene der 5 geschoben wird, löst sich der Ventilkolben 92 vom Ventilschieber 82 und die Ventilfeder 84 drückt den Ventilschieber 82 wieder an den Ventilsitz 88. Sobald ein Spalt zwischen dem Vorsprung 94 am Ventilkolben 92 und dem Ventilschieber 82 entsteht, kann die Druckluft aus den Räumen 96 und 104 durch Öffnungen 106 in der Steuerstange 64 in den hohlen Innenraum 108 der Steuerstange 64 entweichen und von dort als Abluft aus der Servounterstützungseinrichtung 56 abgeführt werden.
Bei einer Schaltung in die Gegenrichtung innerhalb einer Schaltgasse wird die Steuerstange 64 durch die Handschaltkraft in der Zeichnungsebene nach rechts bewegt, und der mit der Steuerstange 64 verbundene Sicherungsring 110 drückt den zweiten Ventilkolben 112 ebenfalls nach rechts. Alle weiteren Abläufe ergeben sich entsprechend der oben geschilderten Darstellung.
Eine Zentriereinrichtung 66 ist in der 6 dargestellt und ist auf der Steuerstange 64 angeordnet. Eine äußere Hülse 114 ist an der Kolbenstange 58 befestigt. Innerhalb der Hülse 114 sind zwei Scheiben 116 und 118 vorgesehen, die axial innerhalb der Hülse 114 und auf der Steuerstange 64 verschiebbar sind. Die beiden Scheiben 116 und 118 werden von einem Federelement 120 axial auseinandergedrückt und legen sich dabei jeweils an zwei Sicherungsringe 122 in der Hülse 114 und an zwei Sicherungsringe 124 auf der Steuerstange 64 an. In der Zentriereinrichtung 66 können die Steuerstange 64 und die Kolbenstange 58 axial relativ zueinander bewegt werden. Das Federelement 120 versucht die Relativbewegung auszugleichen und positioniert Steuerstange 64 und Kolbenstange 58 zueinander.
Eine alternative Ausgestaltung der Schaltvorrichtung 1 wird in der 8 gezeigt. Hier erfolgt die Zufuhr der Druckluft nicht von radial außen her, sondern durch eine Steuerstange 126, die hier hohl ausgebildet ist. Innerhalb der Steuerstange 126 ist eine hohle Luftführungswelle 128 angeordnet. Zwischen Steuerstange 126 und Luftführungswelle 128 ist ein Hohlraum 130 vorgesehen, durch den Abluft nach einer Schaltbetätigung entweichen kann. Dazu steht der Hohlraum 130 über Öffnungen 132 in der Steuerstange 126 und Öffnungen 134 im Ventilkolben 136 sowie Öffnungen 140 in der Kolbenstange 142 mit dem Raum 138 in Verbindung. In der Ansicht nach 9 sind diese Öffnungen besser erkennbar.
In der 9 ist eine gegenüber der 5 geänderte Ventileinrichtung 144 in einer perspektivischen Ansicht als Ausschnitt aus 10 gezeigt. In der Ventileinrichtung 144 ist die Steuerstange 126 umgeben von zwei Ventilschiebern 146 und 148, die von einer Ventilfeder 150 auseinander und jeweils gegen einen Ventilsitz 152 bzw. 154 in der Kolbenstange 142 gedrückt werden. Aus dem Innenraum in der Luftführungswelle 128 gelangt die Druckluft durch Öffnungen 156 in einen Raum 158 und durch Öffnungen 160 in der Steuerstange 126 in den Raum 162, in dem sich die Ventilfeder 150 befindet. Dabei strömt die Druckluft zwischen am Umfang der Ventilschieber 146 und 148 verteilt angeordnete Vorsprünge 164 und 166 hindurch. Radial zwischen den Vorsprüngen 164 und 166 ist ein Abstandsring 168 angeordnet. Bei unbetätigter Ventileinrichtung 144 kann die Druckluft von dort nicht weiterströmen. Wird nun über die Handschaltkraft des Fahrers beaufschlagt die Steuerstange 126 in der Zeichnungsebene der 9 nach links verschoben, so bewegt sich der Ventilkolben 136 ebenfalls nach links und drückt nach Zurücklegen einer gewissen Wegstrecke den Ventilschieber 148 gegen die Ventilfeder 150 weg von dem Ventilsitz 154. Dadurch kann die Druckluft zwischen Ventilschieber 148 und Ventilsitz 154 hindurchströmen und durch die Öffnungen 140 in der Kolbenstange 142 in den Raum 138 gelangen, wo sie auf die mit der Kolbenstange 142 verbundene Scheibe 170 einwirkt und damit die Kolbenstange 142 in die gleiche Richtung drückt, wie die Steuerstange 126 von der einleitenden Handschaltkraft gedrückt wurde.
Eine Schaltbetätigung in die entgegengesetzte Schaltrichtung erfolgt entsprechend durch Bewegung des anderen Ventilkolbens 172 durch die Steuerstange 126 und Abdrücken des Ventilschiebers 146 vom Ventilsitz 152.
Eine weitere alternative Darstellung der Schaltvorrichtung 1 aus der 8 wird in einer perspektivischen Ansicht in der 10 dargestellt. Dort ist auch eine Zentriereinrichtung 173 gezeigt, die die gleiche Funktionsweise wie die Zentriereinrichtung 66 aus der 6.
Eine weitere Ausführung der Schaltvorrichtung 1 zeigt die 11. In der 11 ist der innere Aufbau der Servounterstützungseinrichtung geändert. In dem Gehäuse 174 der Schaltvorrichtung 1 ist eine Kolbenstange 176 vorgesehen, die im radial äußeren Bereich einen Kolben 182 mit Kolbenflächen 178 und 180 aufweist. An die Form des Kolbens 182 angepasst ist die Ventileinrichtung 184, die genauer in der 13 dargestellt ist. Bei einer beispielhaften Betätigung der Steuerstange 186 nach links in der Zeichnungsebene der 11 wird der Ventilkolben 188 ebenfalls nach links bewegt. Nach Zurücklegen einer kurzen Wegstrecke wird der Ventilschieber 190 vom Ventilkolben 188 nach links gedrückt und hebt vom Ventilsitz 192 ab (13). Dadurch kann Druckluft, die durch das hohle Innere einer innerhalb der Steuerstange 186 positionierten Luftführungswelle 200 zugeführt wird, aus dem Raum 194, in dem die Ventilfeder 196 angeordnet ist, entweichen und durch Öffnungen 198 in den Bereich zwischen Steuerstange 186 und Kolben 182 gelangen. Dort kann die Druckluft einerseits an der Druckfläche 180 des Kolbens 182 wirken, aber sie kann andererseits auch durch die Öffnungen 202 im Gehäuse 174 zunächst in einen Raum 204 gelangen und dort an einer Druckfläche 206 wirken und ebenfalls durch Öffnungen 208 in einen Raum 210 gelangen und dort an einer Druckfläche 212 wirken (12). Die Öffnungen 214 in der Schaltwelle 2 dienen der Entlüftung. Das Zusammenwirken der Druckluft an mehreren Druckflächen 180, 204 und 212 ermöglicht eine Verstärkung der Auswirkungen der Druckluft ohne den Gesamtdurchmesser der Schaltvorrichtung 1 zur Vergrößerung der Druckfläche erweitern zu müssen.
In einer Detaildarstellung ist in der 14 ein Teil der Ventileinrichtung 184 gezeigt. Der Ventilschieber 190 weist dabei Vorsprünge 215 auf, ähnlich wie die Vorsprünge 166 des Ventilschiebers 148 in 9, die am Umfang des Ventilschiebers 190 verteilt sind. Diese Vorsprünge 215 überlappen sich axial mit Vorsprüngen 216 an einem Ventilschieber 218. Die beiden Ventilschieber 190 und 218 werden durch die hier nicht gezeigte Ventilfeder 196 axial voneinander weg gedrückt. Ein radial zischen den Vorsprüngen 215 und 216 angeordneter Ring 220 greift in Vertiefungen 222 an den Vorsprüngen 215 ein, und wird mit diesen bei einer axialen Bewegung des Ventilschiebers 190 mitgeführt. Zwischen den Vorsprüngen 215 und 216 kann Druckluft in radialer Richtung hindurchströmen.
Eine Zentriereinrichtung 224 ist 15 dargestellt. Zusätzlich zu den bereits in 6 dargestellten Elementen der Zentriereinrichtung 224 sind in der Hülse 226 Öffnungen 228 vorgesehen, durch die Druckluft aus dem Raum 204 in die Zentriereinrichtung 224 eindringen kann und dort zur Unterstützung des Federelements 230 auf die Scheiben 232 und 234 wirkt. Gleichzeitig ist hier die Zentriereinrichtung 224 in dem gleichen abgeschlossenen Raum 204 untergebracht, in dem auch die Druckluft auf die Druckflächen 206 wirkt.
Eine alternative Darstellung in perspektivischer Ansicht der Schaltvorrichtung 1 aus 11 zeigt die 16. Die hohle Luftführungswelle 200 kann auf jede Weise in hier nicht dargestellter Form an einen Druckluftvorrat angeschlossen werden.
Eine Detaildarstellung einer Einrichtung 72 zur Ermöglichung einer schaltgassenabhängigen Schaltkraftunterstützung aus der 7 ist in der 17 offenbart. Diese Einrichtung 72 ist an dem dem Hebel 68 gegenüberliegenden Ende der Steuerstange 64 und Kolbenstange 58 vorgesehen. Ein Zwischenstück 236 ist über wenigstens einen Stift 238 drehfest aber axial verschiebbar mit dem umgebenden und hier nicht gezeigten Gehäuse verbunden. Der Stift 238 kann dazu in einer Rinne 240 im Gehäuse 242 axial entlang der Längsachse 7 gleiten (7). Die Kolbenstange 58 ist über einen Stift 244 axial fest mit dem Zwischenstück 236 verbunden, aber relativ zum Zwischenstück 236 in einem beschränkten Maße verdrehbar. An der Steuerstange 64 ist ein weiterer Stift 246 angeordnet, der bei einer axialen Bewegung oder einer Verdrehung der Steuerstange 64 innerhalb einer Kontur 248 in dem Zwischenstück 236 bewegt werden kann. Dabei ist der axiale Bewegungsspielraum je nach Maß der Verdrehung der Steuerstange 64 unterschiedlich groß.
Die Drehung der Steuerstange 64 entspricht der Auswahl einer bestimmten Schaltgasse, innerhalb der eine Gangstufe geschaltet werden soll. In unterschiedlichen Schaltgassen soll eine unterschiedlich große Unterstützungskraft erzeugt werden, weil Schaltgassen mit hohen Gangstufen, beispielsweise dritte und vierte Gangstufe, eine geringere Unterstützungskraft beim Einlegen der Gangstufen erfordern als Schaltgassen mit niedrigen Gangstufen, beispielsweise der ersten und zweiten Gangstufe.
Die Kontur 248 im Zwischenstück 236 ist so ausgestaltet, dass der Stift 246 bei einer Verdrehung der Steuerstange 64, die einer Schaltgasse mit niedrigen Gangstufen entspricht, in einem größeren Maß axial bewegt werden kann als bei einer Verdrehung der Steuerstange, die einer Schaltgasse mit höheren Gangstufen entspricht. Wenn die Kontur derart ausgestaltet ist, dass in eine axiale Bewegungsrichtung entlang der Längsachse 7 die Steuerstange 64 mehr Bewegungsfreiheit aufweist als in der entgegengesetzten Richtung, dann kann nicht nur die Unterstützungskraft in verschiedenen Schaltgassen unterschiedlich gestaltet werden, sondern dies ist dann in jeder Schaltgasse für jede einzelne Gangstufe möglich. Durch eine Begrenzung der Bewegungsfreiheit der Steuerstange 64 findet eine Begrenzung der zur Verfügung stehenden Unterstützungskraft statt, um bei verschiedenen Gangstufen die beteiligen Schaltelemente und ggf. Synchronisiereinrichtungen zu schonen. In anderen Gangstufen bzw. Schaltgasen kann die unbegrenzte Unterstützungskraft zur Verfügung stehen.
Alternativ und hier nicht gezeigt kann ein Zwischenstück in umgekehrter Anordnung anstatt an der Kolbenstange auch an der Steuerstange befestigt sein und dann ein Element an der Kolbenstange zum Anschlag kommen.
Mit der Kontur 248 zusammenwirkend ist innerhalb der Schaltvorrichtung 1 eine Anordnung von Federelementen vorgesehen, die eine unterschiedliche Unterstützung von Schaltkraftverstärkungen in unterschiedlichen Schaltgassen unterstützen. Die Servounterstützungseinrichtung 56 weist dazu gemäß der 18 ein Federelement 250 und Anschlagelemente 252, 254, 256 auf. Das Anschlagelement 256 ist fest auf der Steuerstange 64 der Servounterstützungseinrichtung 56 angeordnet. Ein Federelement 262 ist derart auf der Steuerstange 64 angeordnet, dass es bei nicht betätigter Servounterstützungseinrichtung 56 zwischen dem Ventilkolben 112 und dem Anschlagelement 256 fixiert ist. Eine Anschlagscheibe 254 zwischen dem Anschlagelement 256 und dem Federelement 262 kann als Anlagefläche für das Federelement 262 dienen. Das Anschlagelement 252 ist topfförmig ausgebildet, weist einen nach radial außen weisenden Anschlag 260 auf und ist in radialer Richtung zur Steuerstange 64 zwischen dem Federelement 262 und dem Federelement 250 angeordnet. Das Federelement 250 ist in radialer Richtung zur Steuerstange 64 zwischen den Anschlagelementen 258 und 252 angeordnet und wird bei nicht betätigter Servounterstützungseinrichtung 56 zwischen dem Anschlagelement 258 und dem Anschlag 260 des Anschlagelements 252 fixiert, wodurch das Anschlagelement 252 an dem Anschlagelement 256 anliegt.
Wird die Steuerstange 64 der Servounterstützungseinrichtung 56 durch eine einwirkende Handschaltkraft in der Zeichenblattebene nach links bewegt, so wird die Ventileinrichtung 62 durch den Ventilkolben 112 geöffnet. Wird bei geöffneter Ventileinrichtung 62 ein Druckniveau erreicht, welches größer ist als die von dem Federelement 262 auf den Ventilkolben 112 wirkende Federkraft, dann bewegt sich der Ventilkolben 112 relativ zur Steuerstange 64, bis die Wegbegrenzung in der Ansteuerung der Servounterstützungseinrichtung 56 wirksam wird, also bis die Servounterstützungseinrichtung 56 mechanisch überbrückt wird. Hierdurch wird ein erstes Servokraftniveau erzeugt, welches beispielsweise in der Schaltgasse mit höheren Gangstufen wirksam ist.
Wird nun in eine andere Schaltgasse gewählt, beispielsweise in die Schaltgasse der nächst niedrigeren Gangstufen, so ist ein zweites Servokraftniveau erzeugbar. Hierfür ist die Wegbegrenzung in der Ansteuerung der Servounterstützungseinrichtung 56 wie zuvor beschrieben derart ausgebildet, dass die Kontur 248 in dieser Schaltgasse eine größere axiale Bewegungsfreiheit zulässt, als in der Schaltgasse der vorher genannten, höheren Gangstufen, wodurch der Steuerstange 64 der Servounterstützungseinrichtung 56 ein größerer Betätigungsweg zur Verfügung steht, bevor die Servounterstützungseinrichtung 56 mechanisch überbrückt wird und der Ventilkolben 112 sich relativ zur Steuerstange 64 solange weiter bewegt, bis dieser am Anschlagelement 252 zur Anlage kommt. Wird nun die Handschaltkraft weiter gesteigert, so macht der Ventilkolben 112 relativ zur Steuerstange 64 keinen Weg mehr, bis ein Servokraftniveau erreicht wird, welches der Summe der Federkräfte entspricht, die von den Federelementen 250 und 252 auf den Ventilkolben 112 wirkt. Wird nun die Handschaltkraft noch weiter gesteigert, dann bewegt sich der Ventilkolben 112 aufgrund des erhöhten Servokraftniveaus relativ zur Steuerstange 64 bis auch hier die Servounterstützungseinrichtung 56 durch die Wegbegrenzung in der Ansteuerung der Servounterstützungseinrichtung 56 mechanisch überbrückt wird.
Durch die Anordnung des Anschlagelements 252 und des Federelements 250 in der Servounterstützungseinrichtung 56 kann die Servounterstützungskraft auf zwei unterschiedliche Servokraftniveaus begrenzt werden, ohne die Abmessungen bzw. den Bauraum der Servounterstützungseinrichtung 56 zu vergrößern.
Bezugszeichenliste

1: Schaltvorrichtung
2: Schaltwelle
3: Sperrwelle
4: Hauptschaltelement
5: Hauptschaltelement
6: Hauptschaltelement
7: Längsachse
8: Führungsbolzen
9: Führungsschlitz
10: Drehpfeil
11: Verschiebungspfeil
12: Lagerachse
13: Lagerachse
14: Lagerachse
15: Gleitstein
15a: Gleitstein
16: Gleitstein
16a: Gleitstein
17: Gleitstein
17a: Gleitstein
18: Mitnahmehebel
19: Mitnahmehebel
20: Mitnahmehebel
21: Sperröffnung
22: Sperröffnung
23: Sperröffnung
24: Koppelöffnung
25: Koppelöffnung
26: Koppelöffnung
30: Kraftfahrzeug
32: Antriebsmotor
34: Getriebe
36: Kupplung
38: Antriebswelle
40: Differential
42: Hinterrad
44: Hauptgetriebe
45: Hauptwelle
46: Bereichsgetriebe
47: Vorgelegewelle
48: Schaltmuffe
50: Bereichsschaltmuffe
52: Nebenschaltelement
54: Getriebegehäuse
56: Servounterstützungseinrichtung
58: Kolbenstange
60: Druckluftzufuhr
62: Ventileinrichtung
64: Steuerstange
66: Zentriereinrichtung
68: Hebel
70: Drehachse
72: Einrichtung
74: Dichtring
76: Öffnung
78: Raum
80: Ventilschieber
82: Ventilschieber
84: Ventilfeder
86: Ventilsitz
88: Ventilsitz
90: Sicherungsring
92: Ventilkolben
94: Vorsprung
96: Raum
98: Fläche
100: Öffnung
102: Fläche
104: Raum
106: Öffnung
108: Innenraum
110: Sicherungsring
112: Ventilkolben
114: Hülse
116: Scheibe
118: Scheibe
120: Federelement
122: Sicherungsring
124: Sicherungsring
126: Steuerstange
128: Luftführungswelle
130: Hohlraum
132: Öffnung
134: Öffnung
136: Ventilkolben
138: Raum
140: Öffnung
142: Kolbenstange
144: Ventileinrichtung
146: Ventilschieber
148: Ventilschieber
150: Ventilfeder
152: Ventilsitz
154: Ventilsitz
156: Öffnung
158: Raum
160: Öffnung
162: Raum
164: Vorsprung
166: Vorsprung
168: Abstandsring
170: Scheibe
172: Ventilkolben
173: Zentriereinrichtung
174: Gehäuse
176: Kolbenstange
178: Kolbenfläche
180: Kolbenfläche
182: Kolben
184: Ventileinrichtung
186: Steuerstange
188: Ventilkolben
190: Ventilschieber
192: Ventilsitz
194: Raum
196: Ventilfeder
198: Öffnung
200: Luftführungswelle
202: Öffnung
204: Raum
206: Druckfläche
208: Öffnung
210: Raum
212: Druckfläche
214: Öffnung
215: Vorsprung
216: Vorsprung
218: Ventilschieber
220: Ring
222: Vertiefung
224: Zentriereinrichtung
226: Hülse
228: Öffnung
230: Federelement
232: Scheibe
234: Scheibe
236: Zwischenstück
238: Stift
240: Rinne
242: Gehäuse
244: Stift
246: Stift
248: Kontur
250: Federelement
252: Anschlagelement
254: Anschlagelement
256: Anschlagelement
258: Anschlagelement
260: Anschlag
262: Federelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013224263 A1 [0005, 0052]
DE 19539471 A1 [0007]

Claims

Schaltvorrichtung (1) für ein mehrstufiges Schaltgetriebe (34, 44) mit einer Schaltwelle (2), die drehfest und axial verschiebbar koaxial innerhalb einer als Hohlwelle ausgebildeten Sperrwelle (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (2) in ihrem Inneren eine eine manuell auf die Schaltwelle (2) ausgeübte Handschaltkraft verstärkende Servounterstützungseinrichtung (56) aufweist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung der Handschaltkraft durch eine pneumatisch generierte Servounterstützungskraft erfolgt.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die manuell auf die Schaltwelle ausgeübte Handschaltkraft eine axiale Verschiebung einer innerhalb der Schaltwelle (2) angeordneten Steuerstange (64, 126, 186) bewirkt.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Steuerstange (64, 126, 186) eine Zentriereinrichtung (66, 173, 224) vorgesehen ist, die in einem unbetätigten Zustand der Servounterstützungseinrichtung (56) die Steuerstange (64, 126, 186) und eine bei der Verstärkung betätigte Kolbenstange (58, 142, 176) zueinander in eine Neutralstellung positioniert.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verschiebung der Steuerstange (64, 126, 186) innerhalb der Schaltwelle (2) durch einen Hebel (68) betätigt wird.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sperrwelle (3) ein zweiarmiger Hebel (68) verkippbar befestigt ist, an dessen erstem Arm die manuell ausgeübte Handschaltkraft einleitbar und bei dessen Verkippen die an dessen zweitem Arm befestigte Steuerstange (64, 126, 186) zum Schalten der Schaltvorrichtung (1) axial bewegbar ist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verschiebung der Steuerstange (64, 126, 186) innerhalb der Schaltwelle (2) durch einen mit der Steuerstange (64, 126, 186) in Verbindung stehenden Seilzug erfolgt.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verschiebung der Steuerstange (64, 126, 186) innerhalb der Schaltwelle (2) durch mit der Steuerstange (64, 126, 186) in Verbindung stehende Schaltstangen erfolgt.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verschiebung der Steuerstange (64, 126, 186) innerhalb der Schaltwelle (2) durch eine mit der Steuerstange (64, 126, 186) in Verbindung stehende hydraulische Verbindung erfolgt.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wählvorrichtung vorgesehen ist, die eine Umfangskraft auf die Schaltwelle (2) ausübt und diese Wählvorrichtung durch den verkippbaren zweiarmigen Hebel (58) gebildet ist, durch dessen zu dem Verkippen orthogonaler Betätigung die Sperrwelle (3) und die Schaltwelle (1) für den Wählvorgang der Schaltvorrichtung (1) verdrehbar sind.
Schaltvorrichtung (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Schaltwelle (2) Flächen (98, 102, 178, 180, 206, 212) angeordnet sind, die mit einem Druck beaufschlagbar sind.
Schaltvorrichtung (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in jede Betätigungsrichtung der Schaltwelle (2) wenigstens zwei mit einem Druck beaufschlagbare Flächen (180, 206, 212) an der Kolbenstange (176) angeordnet sind.
Schaltvorrichtung (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb der Schaltwelle (2) Flächen angeordnet sind, die mit der Schaltwelle (2) wirkverbunden sind und die mit einem Druck beaufschlagbar sind.
Schaltvorrichtung (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstange (126, 186) hohl ausgebildet ist, um Druckluft zu befördern.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Steuerstange (126, 186) eine hohle Luftführungswelle (128, 200) vorgesehen ist und bei Betätigung der Schaltvorrichtung (1) erzeugte Abluft zwischen Steuerstange (126, 186) und Luftführungswelle (128, 200) entweichen kann.
Schaltvorrichtung (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtungen auf der Steuerstange (64, 126, 186) vorgesehen sind, die bei Ausfall der Druckluft eine mechanische Betätigung der Kolbenstange (58, 142, 176) durch die auf die Steuerstange (64, 126, 186) ausgeübte Handschaltkraft gewährleisten.
Schaltvorrichtung (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (236, 248) vorgesehen ist, die eine unterschiedlich starke Verstärkung der Handschaltkraft für unterschiedliche Schaltgassen ermöglicht.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (236, 248) eine unterschiedlich starke Verstärkung der Handschaltkraft für unterschiedliche Gangstufen in einer Schaltgasse ermöglicht.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Kolbenstange (58) axial fest verbundenes Zwischenstück (236) vorgesehen ist, das eine Kontur (248) aufweist, innerhalb derer die Steuerstange (64) eine in Abhängigkeit der gewählten Schaltgasse unterschiedliche axiale Bewegungsfreiheit aufweist.
Getriebe (34, 44) mit einer Schaltvorrichtung (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Schaltwelle (2) und die Sperrwelle (3) achsparallel zu wenigstens zwei untereinander achsparallelen Getriebewellen (45, 47) ausgebildet sind und die Sperrwelle (3) axial unverschiebbar und um ihre Längsachse verdrehbar ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug (30) mit einer Schaltvorrichtung (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19.