DE19843584A1

DE19843584A1 - Schalteinrichtung eines mehrstufigen Schaltgetriebes

Info

Publication number: DE19843584A1
Application number: DE1998143584
Authority: DE
Inventors: Jens Patzner; Uwe Beer; Wolf-Ekkehard Krieg
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-09-23
Filing date: 1998-09-23
Publication date: 2000-03-30
Anticipated expiration: 2018-09-24
Also published as: DE19843584B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung (1) eines mehrstufigen Schaltgetriebes, mit der mehrere axial hintereinander angeordnete Schaltkupplungen mit jeweils einer Schiebemuffe wechselweise über jeweils eine Schaltschwinge (2, 3, 4, 5) schaltbar sind, indem erste Formschlußelemente (21, 22, 23, 24) so auf einer schwenkbaren und axial verschiebbaren Wähl- und Schaltwelle (14) angeordnet sind, daß bei vorgegebenen Schwenkwinkeln der Wähl- und Schaltwelle (14) jeweils nur ein erstes Formschlußelement (23) mit einem zweiten Formschlußelement (27) zusammenwirkt, das an einer Schaltschwinge (4) angeordnet ist, und indem durch ein axiales Verschieben der Wähl- und Schaltwelle (14) die zugehörige Schaltschwinge (4) betätigt wird, wobei die übrigen Schaltschwingen (2, 3, 5) während der Betätigung mittels einer Sperrvorrichtung in ihrer neutralen Position gesperrt sind. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß eine Sperrwelle (31) parallel zur Wähl- und Schaltwelle (14) im Getriebegehäuse schwenkbar und axial fixiert gelagert und mit der Wähl- und Schaltwelle (14) triebmäßig verbunden ist, daß auf der Sperrwelle (31) dritte, axial wirkende Formschlußelemente (33, 34, 35, 36) angeordnet sind, die mit vierten Formschlußelementen (37, 38, 39, 40) an den Schaltschwingen (2, 3, 4, 5) zusammenwirken und diese solange in der neutralen Position halten, bis ein erstes Formschlußelement (21, 22, 23, 24) in ein zweites Formschlußelement (25, 26, 27, 28) der zugehörigen Schaltschwinge (2, 3, 4, 5) ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung eines mehrstufigen Schaltgetriebes nach dem Oberbegriff von An spruch 1.

In mehrstufigen Handschaltgetrieben für Fahrzeuge, die unter Zugkraftunterbrechung geschaltet werden, d. h., daß eine Eingangswelle des Getriebes während des Schaltvorgangs durch eine Anfahrkupplung von einer Antriebsmaschine ge trennt wird, kann man den jeweiligen Gang mit einer form schlüssigen Schaltkupplung einlegen, indem eine Schaltver zahnung einer Schiebemuffe in eine Kuppelverzahnung eines Kupplungskörpers geschoben wird, der an einem zu kuppelnden Getriebeelement befestigt ist, z. B. an einem Zahnrad oder Getriebegehäuse. Dabei wird das Drehmoment im geschalteten Zustand von einem Getriebeelement über den Kupplungskörper, die Kuppelverzahnung, die Schaltverzahnung, die Schiebemuf fe und die Muffenführung auf ein anderes Getriebeelement, z. B. ein Zahnrad oder eine Welle, übertragen oder am Ge triebegehäuse abgestützt.

Der geschaltete Gang bestimmt das Übersetzungsverhält nis und damit das Drehzahlverhältnis zwischen der Eingangs welle und einer Ausgangswelle des Getriebes. Die nicht ge kuppelten Getriebeelemente, z. B. frei umlaufende, ständig im Eingriff befindliche Zahnräder der übrigen Gänge, laufen mit einer ihrer Übersetzung entsprechenden Differenzdreh zahl zu den geschalteten Getriebeelementen. Wird von einem Gang zu einem anderen gewechselt, müssen die zu kuppelnden Teile während des Schaltens auf eine annähernd gleiche Drehzahl gebracht werden, bevor die Schaltverzahnung der Schiebemuffe in die Kuppelverzahnung des zu schaltenden Kupplungskörpers eingreifen kann. Hierzu dienen Synchroni siereinrichtungen.

Die Gänge werden von Zahnradsätzen gebildet, die hin tereinander angeordnet sind und zwischen denen sich die Schaltkupplungen befinden. Diese werden durch eine Schalt einrichtung wechselweise entsprechend dem vorgewählten Gang betätigt. Dabei ist darauf zu achten, daß nicht zwei Schaltkupplungen gleichzeitig betätigt werden, da hierdurch das Getriebe beschädigt werden kann, zumindest aber stören de Geräusche auftreten und die Zugkraft ungewollt lange unterbrochen ist. Dies kann in Notfallsituationen gefährli che Folgen nach sich ziehen.

Aus der DE 40 17 957 A1 ist eine gattungsgemäße Schalteinrichtung eines Kraftfahrzeuggetriebes bekannt. Die Schiebemuffen der Schaltkupplungen haben Umfangsnuten, in die diametral zueinander angeordnete Gleitsteine eingrei fen. Diese sind ihrerseits drehbar an einer Schaltschwinge gelagert, die als zweiarmiger Hebel ausgebildet und im Ge triebegehäuse in Schwenklagern quer zu einer Drehachse der Schaltkupplung gelagert ist. Jeder Schaltkupplung ist eine Schaltschwinge zugeordnet. Eine Wähl- und Schaltwelle, die quer zu den Schwenkachsen der Schaltschwingen und parallel zu der Drehachse der Schaltkupplungen schwenkbar und axial verschiebbar angeordnet ist, weist Schaltfinger auf, von denen bei einer entsprechenden Verdrehung der Wähl- und Schaltwelle einer in ein Formschlußelement der Schalt schwingen eingreift und bei einer anschließenden Axialbewe gung der Wähl- und Schaltwelle die angewählte Schaltschwin ge verschwenkt und damit die zugehörige Schaltkupplung schaltet.

Um sicherzustellen, daß stets nur eine Schaltkupplung betätigt wird und die übrigen Schaltkupplungen bei der Schaltung in ihrer Neutralstellung verriegelt sind, sind an den Schaltschwingen Verriegelungsschwingen angeordnet. Die se weisen jeweils eine Verriegelungsnut auf, in welche über Sperrnocken Kipphebel eingreifen. Wird beispielsweise die Schaltschwinge eines Gangs betätigt, werden die Sperrnocken aus den einander gegenüberliegenden Verriegelungsnuten her ausbewegt und die beiden Kipphebel schwenken um ihre Schwenkachsen und verriegeln mit ihren jeweils gegenüber liegenden Sperrnocken die übrigen Schaltschwingen. Die be kannte Sperrvorrichtung erfordert zahlreiche Teile, die nicht ohne weiteres für verschiedene Gänge austauschbar sind. Außerdem wird der Verriegelungsmechanismus für eine hohe Ganganzahl sehr komplex. Ferner werden die übrigen Gänge erst verriegelt, wenn bereits die Schaltung des aus gewählten Gangs begonnen hat. Dadurch besteht die Gefahr, daß während des Übergangs zur Verriegelung unbeabsichtigt zwei Gänge betätigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalt einrichtung eines mehrstufigen Schaltgetriebes zu schaffen, bei der nicht gewählte Gänge bereits vor dem Schaltvorgang verriegelt sind. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach der Erfindung ist eine Sperrwelle parallel zur Wähl- und Schaltwelle im Getriebegehäuse schwenkbar und axial fixiert gelagert. Sie ist mit der Wähl- und Schalt welle triebmäßig verbunden, so daß sie sich während der Schwenkbewegung der Wähl- und Schaltwelle entsprechend mit dreht. Durch die Schwenkbewegung der Wähl- und Schaltwelle wird eine Schaltschwinge einer Schaltkupplung angewählt, indem ein erstes, auf der Wähl- und Schaltwelle angeordne tes Formschlußelement, z. B. ein Schaltfinger, in ein zwei tes Formschlußelement an der gewählten Schaltschwinge ein greift und somit eine axial wirksame Formschlußverbindung herstellt. Auf der Sperrwelle sind dritte, axial wirkende Formschlußelemente angeordnet, die in vierte Formschlußele mente an den Schaltschwingen eingreifen und diese in der neutralen Position halten. Die axiale Verriegelung ist für jede Schaltschwinge solange wirksam, bis sie durch den Formschluß zwischen ihrem ersten und zweiten Formschlußele ment angewählt wurde. In dieser Position wird die Verriege lung der angewählten Schaltschwinge gelöst, indem das vier te Formschlußelement an der Schaltschwinge von dem dritten Formschlußelement auf der Sperrwelle freigegeben wird.

Gegenüber bisherigen Verriegelungsmechanismen werden die dritten und vierten Formschlußelemente zum Halten der nicht zu schaltenden Schaltschwingen in der neutralen Posi tion beim Wählen der zu schaltenden Schaltschwinge betätigt und nicht beim Schalten der ausgewählten Schaltschwinge.

Zweckmäßigerweise werden die ersten Formschlußelemente durch Schaltfinger gebildet, die auf der Wähl- und Schalt welle sitzen, während die zweiten Formschlußelemente gabel förmige Klauen sind, die an den Schaltschwingen vorgesehen sind und Sperrflächen in Form einer Gasse quer zur Schwen krichtung bilden, in die der Schaltfinger eingreift. Da für das Anwählen aller Gänge des Getriebes nur ein begrenzter Schwenkbereich zur Verfügung steht, ist der Winkelbereich, in dem sich der jeweilige Schaltfinger und dl:e gabelförmige Klaue axial überdecken, klein gehalten, so daß auch viel stufige Getriebe, z. B. Sechsganggetriebe, sicher geschal tet werden können.

Die dritten Formschlußelemente an der Sperrwelle wer den zweckmäßigerweise durch Querstifte gebildet, die mit einem entsprechenden Winkelversatz zueinander in die Sperr welle eingelassen sind Sie arbeiten mit den vierten Form schlußelementen an den Schaltschwingen zusammen, die durch Sperrflächen an den Schaltschwingen gebildet werden, die quer zur Achse der Wähl- und Schaltwelle liegen. Dadurch sind die Schaltschwingen solange in ihrer neutralen Positi on gehalten, bis die Querstifte freigegeben werden, indem die Sperrflächen enden oder unterbrochen sind, z. B. durch eine Längsnut, die die Sperrfläche in der zugehörigen Wähl position kreuzt.

Um die dritten Formschlußelemente, die Querstifte, über einen größeren Winkelbereich der Sperrwelle verteilen zu können, enthält die triebmäßige Verbindung zwischen der Wähl- und Schaltwelle einerseits und der Sperrwelle ande rerseits zweckmäßigerweise eine Übersetzungsstufe, die z. B. durch Zahnsegmente gebildet wird, die mit der Wähl- und Schaltwelle bzw. der Sperrwelle verbunden sind. Dabei wird zweckmäßigerweise das Zahnsegment auf der Wähl- und Schaltwelle als ein Segment eines Hohlrads ausgebildet.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeich nungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei spiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusam menfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Schalteinrichtung, soweit es für das Ver ständnis der Erfindung erforderlich ist,

Fig. 2 einen Querschnitt im Bereich einer Schwinge entsprechend der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 einen Querschnitt im Bereich einer Schwinge entsprechend der Linie III-III in Fig. 1.

Eine Schalteinrichtung 1 besitzt vier Schaltschwin gen 2, 3, 4, 5, die in einem nicht näher dargestellten Ge triebegehäuse um Schwenkachsen 6, 7, 8, 9 schwenkbar gela gert sind. Die Schaltschwingen 2, 3, 4, 5 sind gabelförmig gestaltet und weisen im Bereich ihrer gabelförmigen Enden Lagerbohrungen 10, 11, 12, 13 auf, in denen nicht näher dargestellte Gleitsteine drehbar gelagert sind, die in Um fangsnuten von Schaltmuffen zugehöriger Schaltkupplungen gelagert sind. Die ebenfalls nicht näher dargestellten Schaltkupplungen rotieren um eine Drehachse 43. Parallel zur Drehachse 43 und quer zu den Schwenkachsen 6, 7, 8, 9 ist eine Wähl- und Schaltwelle 14 angeordnet, die im Ge triebegehäuse um eine Schwenkachse 20 in der Schwenkrich tung 15 schwenkbar und in Schaltrichtung 16 axial ver schiebbar gelagert ist.

Auf der Wähl- und Schaltwelle 14 sind Schaltfinger 21, 22, 23, 24 befestigt und zueinander winkelversetzt angeord net. Bei einer Schwenkbewegung der Wähl- und Schaltwelle 14 gelangen die Schaltfinger 21, 22, 23, 24 einzeln nacheinan der in Eingriff mit gabelförmigen Klauen 25, 26, 27, 28, die an den Schaltschwingen 2, 3, 4, 5 befestigt sind. Die Schaltschwingen 2, 3, 4, 5 und die Schaltfinger 21, 22, 23, 24 sind jeweils einzelnen Gängen zugeordnet. So ist bei spielsweise die Schaltschwinge 2 für den Rückwärtsgang, die Schaltschwinge 3 für den ersten und zweiten Gang, die Schaltschwinge 4 für den dritten und vierten Gang und die Schaltschwinge 5 für den fünften und sechsten Gang vorgese hen.

Die Schalteinrichtung 1 ist in einer neutralen Schalt position dargestellt, wobei die Wähl- und Schaltwelle 14 so geschwenkt ist, daß die Schaltgasse des dritten und vierten Gangs gewählt ist, indem der Schaltfinger 23 in die Klaue 27 eingreift. Wird die Wähl- und Schaltwelle 14 in eine der beiden Schaltrichtungen 16 bewegt, wird der dritte oder vierte Gang geschaltet, indem über die Schaltschwin ge 4 und die zugehörigen Gleitsteine die entsprechende Schaltkupplung eingerückt wird. In der Schaltstellung kann die Wähl- und Schaltwelle 14 über Rastnuten 17 verrastet werden. Die Wähl- und Schaltwelle 14 wird mittels eines nicht näher dargestellten Gestänges geschwenkt und axial verschoben, das an einem Kugelelement 18 an der Wähl- und Schaltwelle 14 angreift.

Damit während der Schaltung nur die angewählte Schalt schwinge 4 betätigt wird, müssen die übrigen Schaltschwin gen 2, 3, und 5 verriegelt sein. Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß grundsätzlich alle Schaltschwingen 2, 3, 4, 5 stets verriegelt sind und nur eine 4 freigegeben wird, wenn sie durch die Schwenkbewegung der Wähl- und Schaltwelle 14 angewählt ist, indem der Schaltfinger 23 in die entsprechende Klaue 27 eingreift. Die übrigen Schalt schwingen 2, 3, 5 sind weiter mittels einer Sperrwelle 31 gesperrt, die über ein Zahnsegment 29 auf der Wähl- und Schaltwelle 14 und ein weiteres Zahnsegment 30 auf der Sperrwelle 31 trieblich mit der Wähl- und Schaltwelle 14 verbunden ist. Die triebliche Verbindung der beiden Zahn segmente 29, 30 bildet eine Getriebestufe mit einer Über setzung, so daß der Schwenkwinkel der Sperrwelle 31 größer ist als der Schwenkwinkel der Wähl- und Schaltwelle 14.

In die Sperrwelle 31 sind Sperrstifte 33, 34, 35, 36 eingelassen, die an Sperrflächen 37, 38, 39 und 40 der Schaltschwingen 2, 3, 4, 5 geführt sind. Die Sperrflä chen 37, 38, 39, 40 verlaufen quer zur Schaltrichtung 16 und werden bei den Schaltschwingen 3, 4, 5 durch Flanken der entsprechenden Nuten 38, 39, 40 gebildet. Die Sperr stifte 33, 34, 35, 36 sind zueinander winkelversetzt, wobei der Winkelversatz dem Winkelversatz der Schaltfinger 21, 22, 23, 24 unter Berücksichtigung der Übersetzungsstufe der Zahnsegmente 29 und 30 entspricht. Durch die Übersetzungs stufe der Zahnsegmente 29 und 30 gewinnt man mehr konstruk tive Freiheit für die Anordnung der Sperrstifte 33, 34, 35, 36 und Sperrflächen 37, 38, 39 und 40.

Die Sperrstifte 33, 34, 35, 36 werden solange von den zugehörigen Sperrflächen bzw. Nuten 37, 38, 39, 40 geführt bis der zugehörige Schaltfinger 21, 22, 23, 24 in die ent sprechende Klaue 25, 26, 27, 28 eingreift. In dieser Posi tion endet die Sperrfläche 37 bzw. die Nut 40, während die Sperrflächen der Nuten 38 und 39 durch Längsnuten 41 und 42 unterbrochen sind. Dadurch gibt jeder Sperrstift 33, 34, 35, 36 die zugehörige Schaltschwinge frei, wenn der ent sprechende Schaltfinger 21, 22, 23, 24, z. B. der Schalt finger 23 in die entsprechende Klaue, z. B. die Klaue 27, eingreift.

Um auf einem begrenzten Schwenkwinkelbereich ausrei chend viele Schaltfinger für Getriebe mit vielen Gängen unterbringen zu können, sind die Schaltfinger 21, 22, 23, 24 und die zugehörigen Klauen 25, 26, 27, 28 auf einen schmalen Drehwinkelbereich begrenzt.

Bezugszeichenliste

1

Schalteinrichtung

2

Schaltschwinge

3

Schaltschwinge

4

Schaltschwinge

5

Schaltschwinge

6

Schwenkachse

7

Schwenkachse

8

Schwenkachse

9

Schwenkachse

10

Lagerbohrung

11

Lagerbohrung

12

Lagerbohrung

13

Lagerbohrung

14

Wähl- und Schaltwelle

15

Schwenkrichtung

16

Schaltrichtung

17

Rastnut

18

Kugelelement

20

Schwenkachse

21

Schaltfinger

22

Schaltfinger

23

Schaltfinger

24

Schaltfinger

25

Klaue

26

Klaue

27

Klaue

28

Klaue

29

Zahnsegment

30

Zahnsegment

31

Sperrwelle

32

Schwenkachse

33

Sperrstift

34

Sperrstift

35

Sperrstift

36

Sperrstift

37

Sperrfläche

38

Nut

39

Nut

40

Nut

41

Längsnut

42

Längsnut

43

Drehachse

Claims

1. Schalteinrichtung (1) eines mehrstufigen Schaltge triebes, mit der mehrere axial hintereinander angeordnete Schaltkupplungen mit jeweils einer Schiebemuffe wechselwei se über jeweils eine Schaltschwinge (2, 3, 4, 5) schaltbar sind, indem erste Formschlußelemente (21, 22, 23, 24) so auf einer schwenkbaren und axial verschiebbaren Wähl- und Schaltwelle (14) angeordnet sind, daß bei vorgegebenen Schwenkwinkeln der Wähl- und Schaltwelle (14) jeweils nur ein erstes Formschlußelement (23) mit einem zweiten Form schlußelement (27) zusammenwirkt, das an einer Schalt schwinge (4) angeordnet ist, und indem durch ein axiales Verschieben der Wähl- und Schaltwelle (14) die zugehörige Schaltschwinge (4) betätigt wird, wobei die übrigen Schalt schwingen (2, 3, 5) während der Betätigung mittels einer Sperrvorrichtung in ihrer neutralen Position gesperrt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperr welle (31) parallel zur Wähl- und Schaltwelle (14) im Ge triebegehäuse schwenkbar und axial fixiert gelagert und mit der Wähl- und Schaltwelle (14) triebmäßig verbunden ist, daß auf der Sperrwelle (31) dritte, axial wirkende Form schlußelemente (33, 34, 35, 36) angeordnet sind, die mit vierten Formschlußelementen (37, 38, 39, 40) an den Schalt schwingen (2, 3, 4, 5) zusammenwirken und diese solange in der neutralen Position halten, bis ein erstes Formschluße lement (21, 22, 23, 24) in ein zweites Formschlußele ment (25, 26, 27, 28) der zugehörigen Schaltschwinge (2, 3, 4, 5) eingreift.

2. Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrwelle Sperr stifte (33, 34, 35, 37) hat, die an Sperrflächen (37, 38, 39, 40) der Schaltschwingen (2, 3, 4, 5) quer zur Sperrwel le geführt sind, und daß die Sperrflächen (37, 38, 39, 40) enden oder unterbrochen sind, um in einer Wählposition der zugehörigen Schaltschwinge (2, 3, 4, 5) eine Schwenkbe wegung der Schaltschwinge zuzulassen.

3. Schalteinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die triebmäßige Verbindung eine Übersetzungsstufe (29, 30) enthält.

4. Schalteinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf der Wähl- und Schaltwelle (14) fixiertes Zahnseg ment (29) mit einem Zahnsegment (30) kämmt, das auf der Sperrwelle (31) befestigt ist.

5. Schalteinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnsegment (29) auf der Wähl- und Schaltwelle (14) ein Segment eines Hohlrads ist.

6. Schalteinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Wähl- und Schaltwelle (14) Schaltfinger (21, 22, 23, 24) sitzen, die in der Wählposition mit ihrem freien, auf einen kleinen Winkelbereich begrenzten Ende in eine entsprechende Gasse greifen, die von einer gabelförmigen Klaue (25, 26, 27, 28) mit einem entsprechenden Winkel bereich gebildet wird.

7. Schalteinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten und vierten Formschlußelemente zum Halten der nicht zu schaltenden Schaltschwingen in der neutralen Position beim Wählen der zu schaltenden Schaltschwinge betätigbar sind.