DE19857713A1 - Betätigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Automatisierte Schaltgetriebe, bei denen ein konventionelles Handschaltgetriebe mittels Aktuatoren betätigt wird und über eine automatisierte Kupplung mit dem Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs verbunden ist, gewinnen zunehmend an Bedeutung. Sie sind preiswerter als mit hydrodynamischem Wandler versehene, mit Planetengetrieben arbeitende automatische Getriebe und haben einen besseren Wirkungsgrad.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung für ein automatisiertes Schaltgetriebe zu schaffen, das ein hohes Maß an Betriebssicherheit ermöglicht und mit einfachen Aktuatoren auskommt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs oder des Anspruches 2 gelöst. Mit der erfindungsgemäß Betätigungsvorrichtung wird eine Rastierung der Bewegbarkeit der Schaltwelle derart erreicht, daß es trotz des Vorhandenseins von wenigstens drei Schaltgassen möglich ist, einen stufenlos arbeitenden Wählaktuator einzusetzen, dessen Antrieb in zwei entgegenge­ setzte Richtungen umsteuerbar ist und dessen Bewegungsamplitude nicht durch eine aufwendige Stufensteuerung sondern durch die Sperrung der weiteren Bewegbarkeit der Schaltwelle mittels der Sperreinrichtung oder dem Ende der Wählgasse definiert ist.

Der Anspruch 3 kennzeichnet den grundsätzlichen Aufbau der in der Betätigungsvorrichtung vorgesehenen Sperreinrichtung.

Der Anspruch 4 ist auf eine Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung mit drei Schaltgassen gerichtet.

Der Anspruch 5 kennzeichnet eine kostengünstige Ausbildung der Verriegelungseinrichtung.

Der Anspruch 6 ist auf eine Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung mit vier Schaltgassen gerichtet.

Der Anspruch 7 kennzeichnet eine besonders einfache Betätigung der Verriegelungseinrichtung.

Die Merkmale des Anspruchs 8 sind auf eine besonders einfache Ausführungsform des Aktuators für die Wählbewegung der Schaltwelle gerichtet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 die Kulisse für ein mit drei Schaltgassen versehenes Schaltgetriebe,

Fig. 2 eine Aufsicht auf Elemente einer in der Betätigungsvorrichtung eines Schaltgetriebes mit drei Schaltgassen vorgesehenen Sperreinrichtung,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Sperreinrichtung gemäß Fig. 1 mit weiteren Elementen der Betätigungsvorrichtung,

Fig. 4 die Kulisse eines mit vier Schaltgassen versehenen Schaltgetriebes,

Fig. 5 eine Aufsicht auf eine in der Betätigungsvorrichtung für das mit vier Gassen versehene Schaltgetriebe enthaltenen Sperreinrichtung und

Fig. 6 eine Seitenansicht der Einrichtung gemäß Fig. 5.

Gemäß Fig. 1 weist eine Schaltkulisse eines Schaltgetriebes drei Schaltgassen mit den Gängen 1, 2; 3, 4 und 5, R auf, die über eine Wählgasse W verbunden sind. Bei einem konventionellen Handschaltgetriebe bestimmt eine solche Schaltkulisse die Bewegbarkeit des Schalthebels; bei einem automatisierten Schaltgetriebe bestimmt die Schaltgasse die Bewegbarkeit eines starr an einer Schaltwelle angebrachten Anschlagstifts.

Fig. 2 zeigt die in einer Grundplatte 2 ausgesparte Schaltkulisse. Über der Grundplatte 2 befindet sich zwischen zwei Anschlagzapfen 4 und 6 ein Führungsstift 8, an dem zwischen zwei Federn 10 und 12 ein Sperrelement 14 verschiebbar geführt ist. Das Sperrelement 14 weist eine Nase 16 auf, die unmittelbar oberhalb der Grundplatte 2 endet, etwa die Breite der Wählgasse hat und längs der Wählgasse beweglich ist.

Unterhalb der Grundplatte 2 ist an einem Gehäuse eine Schaltwelle 18 drehbar und axial verschiebbar geführt. An der Schaltwelle 18 ist starr ein Anschlagstift 20 befestigt der in die Schaltkulisse einragt und die Bewegbarkeit der Schaltwelle 18 bestimmt. Zum Antrieb der Schaltwelle 18, die in an sich bekannter Weise mit einem nicht dargestellten Getriebe zusammenwirkt, sind ein Wählaktuator 22 und ein Schaltaktuator 24 vorgesehen.

Der Wählaktuator 22 enthält einen Zylinder 26, in dem ein an einem Ende der Schaltwelle 18 angebrachter Kolben 28 arbeitet. Der Kolben 28 ist von einer Feder 30 gemäß Fig. 3 nach links vorgespannt. Über ein Ventil 34, das von einem Steuergerät angesteuert wird, und eine Leitung 32 ist das Innere des Zylinders 26 mit Unterdruck beaufschlagbar, wodurch die Kraft der Feder 30 überwunden wird und der Kolben 28 zusammen mit der Schaltwelle 18 nach rechts bewegt wird.

Zur Drehung bzw. Verschwenkung der Schaltwelle 18 ist der Wählaktuator 24 vorgesehen, der mit einem senkrecht zur Zeichnungsebene bewegbaren Stift 38 in eine an der Schaltwelle 18 befestigte Gabel 40 eingreift. Zum Bewegen des Stiftes 38 ist beispielsweise ein doppelt wirkender Zylinder 42 vorgesehen, der in seiner Ruhelage eine Drehstellung der Schaltwelle 18 derart bewirkt, daß sich der Anschlagstift 20 in der Wählgasse befindet, wohingegen der Anschlagstift 20 in den beiden Endlagen des in dem Zylinder 42 vorgesehenen Kolbens die Endpositionen in den Schaltgassen annimmt.

An der Schaltwelle 18 ist weiter ein Bund 46 ausgebildet, dessen Bewegbarkeit in noch zu erläuternder Weise mittels eines Bolzens 48 sperrbar ist, der von einem Elektromagneten 50 betätigt wird.

Die Funktion der beschriebenen Betätigungsvorrichtung ist folgende:

Es sei angenommen, daß sich die Betätigungsvorrichtung in der dargestellten Stellung befindet, in der das Sperrelement 14 seine Ruhestellung einnimmt, wobei sich die Nase 16 oberhalb der Wählgasse genau zwischen der ersten Schaltgasse (Gänge 1 und 2) und der zweiten Schaltgasse (Gänge 3 und 4) befindet. Der Zylinder 26 ist frei von Unterdruck, so daß der Kolben 28 von der Feder 30 nach links vorgespannt ist und der Anschlagstift 20 am linken Ende der Kulisse anliegt. Mittels des Schaltaktuators 24 können die Gänge 1 und 2 geschaltet werden. Soll in die zweite Schaltgasse gewechselt werden, wird der Zylinder 28 mit Unterdruck beaufschlagt, wodurch die Schaltwelle 18 nach rechts bewegt wird und der Anschlagstift 20 bei seiner Bewegung längs der Wählgasse die Nase 16 nach rechts mitnimmt und in die zweite Schaltgasse gelangt. Eine Bewegung der Nase 16 gemäß den Figuren weiter nach rechts über die zweite Schaltgasse hinaus ist nicht möglich, da das Sperrelement 14 eine weitere Bewegung sperrt, wenn es an den rechten Anschlagzapfen 6 gedrückt wird.

Wenn nun in einen der Gänge 3 und 4 geschaltet wird, gibt der Anschlagstift 20 die Nase 16 frei, so daß das Sperrelement 14 in seine Ruhelage zurückkehrt. Bei geschaltetem Gang wird der Bolzen 48 mit dem Hubmagneten 50 in Richtung auf die Schaltwelle 18 bewegt und der Zylinder 26 vom Unterdruck entlastet, so daß er die linke Seite des Bundes 46 hintergreift und die Schaltwelle 18 von der Feder 30 nicht weiter nach links bewegt werden kann. Somit ist eine Schaltung zwischen den Gängen 3 und 4 bei nach links vorge­ spannter Schaltwelle 18 möglich. Für einen Wechsel in die dritte Schaltgasse wird der Zylinder 26 wiederum mit Unterdruck beaufschlagt, wodurch sich der Anschlagstift 20 längs der Wählgasse in die dritte Schaltgasse bewegt, in der bei mit Unterdruck beaufschlagtem Zylinder 26 zwischen den Gängen 5 und R geschaltet werden kann. Die Schaltung in R kann durch zusätzliche, nicht darge­ stellte Sicherungen gesperrt und freigegeben werden.

Soll in die zweite Schaltgasse zurückgeschaltet werden, so wird der Zylinder 26 von Unterdruck entlastet, woraufhin die Schaltwelle 18 nach links bewegt wird, bis der Bund 46 wiederum in Anlage an den Bolzen 48 kommt.

Soll von der zweiten Schaltgasse in die erste Schaltgasse zurückgeschaltet werden, wird, vorteilhafterweise bei geschaltetem Gang, der Bolzen 48 zurückgezogen (der Bolzen 48 ist dann wegen der Kulissenführung des Anschlagstiftes 20 Seitenkraft frei), woraufhin der Anschlagstift 20 das Steuerelement 14 in der Wählgasse nach links gegen den linken Anschlag­ zapfen 4 bewegt und längs der ersten Schaltgasse bewegt werden kann.

Mit der beschriebenen Vorrichtung wird somit eine außerordentlich sichere Schaltbarkeit bei in ihrem Aufbau einfachen und mit geringem Steuerungsaufwand ansteuerbaren Aktuatoren ermöglicht.

Anhand der Fig. 4 bis 6 wird eine weitere Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung für ein Schaltgetriebe mit vier Schaltgassen (R; 1, 2; 3, 4; 5, 6) und einer Wählgasse W (Fig. 4) erläutert.

Für mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3 gleiche oder funktionsgleiche Bauteile sind die selben Bezugszeichen verwendet, so daß nur die Unterschiede erläutert werden.

Auf dem Führungsstift 8 sind zwischen den Federn 10 und 12 zwei Sperrelemente 60 und 62 geführt, deren Nasen 64 und 66 sich im Ruhezustand oberhalb der Wählgasse W (Fig. 4) zwischen der ersten Schaltgasse (R) und der zweiten Schaltgasse (1, 2) bzw. der zweiten Schaltgasse und der dritten Schaltgasse (3, 4) befinden. Die Nasen 60 und 62 der von den Federn 10 und 12 in gegenseitige Anlage gedrängten Sperrelemente 60 und 62 nehmen in der Ruhestellung zwischen sich den Anschlagstift 20 der Schaltwelle 18 auf.

Die in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3 durch den Elektromagneten 50, Bolzen 48 und Bund 46 gebildete Sperreinrichtung ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 bis 6 ebenfalls durch den Elektromagneten 50 und Bolzen 48 gebildet, wobei der Bolzen 48 bei dieser Ausführungsform mit einem Sperrauge 68 zusammenwirkt, das an einer in einem Gehäuse verschiebbar gelagerten Stange 70 ausgebildet ist, die an dem Sperrelement 60 befestigt ist.

Die Funktion der Betätigungsvorrichtung gemäß den Fig. 4 bis 6 (die Aktuatoren für die Schaltwelle 18 sind nicht dargestellt) ist folgende:

In der dargestellten Lage greift der Bolzen 48 in das Sperrauge 68 ein und fixiert das linke Sperrelement 60 zwischen der ersten und der zweiten Schaltgasse. Ein Wechsel in die erste Schaltgasse, d. h. ein Schalten des Rückwärtsgangs ist ausgeschlossen.

Soll in den Rückwärtsgang geschaltet werden, wird der Bolzen 48 durch Deaktivieren des Elektromagneten 50 aus dem Sperrauge 68 herausgezogen, was vorteilhafterweise bereits bei noch geschaltetem ersten oder zweiten Gang geschieht, so daß der Bolzen 48 Seitenkraft frei ist, da sich der Anschlagstift in der ersten Schaltgasse abstützt.

Wird der nicht dargestellte Schaltaktuator nicht mehr betätigt, so bewegt sich der Anschlagstift 20 in die Wählgasse und nimmt bei vom nicht dargestellten Wählaktuator nach links beaufschlagter Wählwelle 18 das Sperrelement 60 nach links mit, wobei das Sperrelement 60 in Anlage an den Anschlagzapfen 4 kommt und eine Schaltbarkeit des Rückwärtsgangs freigegeben ist. Ist der Rückwärtsgang eingelegt, so wird das Sperrelement 60 von der Feder 10 wieder in die Ruhelage bewegt.

Soll von der ersten Schaltgasse in die zweite Schaltgasse geschaltet werden, werden beide Sperrelemente 60 und 62 vom nunmehr linksseitig an der Nase 64 liegenden Anschlagsstift 20 nach rechts bewegt, wobei das Sperrelement 62 in Anlage an den rechten Anschlagzapfen 6 kommt und eine Bewegbarkeit des Anschlagsstifts 20 über die zweite Wählgasse hinaus nach rechts gesperrt ist. Bei Schaltung in einen der Gänge 1 oder 2 werden die Sperrelemente freigegeben und von der rechten Feder 12 in ihre Ruhelage zurückgeschoben. Mit dem Verriegelungsbolzen 48 wird das Sperrauge 68 wiederum gesperrt, so daß ein Schalten zwischen den Gängen 1 und 2 entlang des gesperrten Sperrelements 60 erfolgt.

Ein weiteres Hochschalten in die dritte Wählgasse erfolgt wiederum unter Sperrung der vierten Wählgasse durch das beim Wählvorgang in Anlage an den rechten Anschlagzapfen 6 geschobene Sperrelement 62. Wird einer der Gänge 3 oder 4 geschaltet, wird das Sperrelement über die Feder 12 zurückgeschoben und sperrt die zweite Wählgasse. Es kann nun zwischen den Gängen 3, 4 geschaltet werden, wobei diese Schaltung längs des durch Sperrung des Sperrauges 68 für eine weitere Bewegung nach links gesperrten Sperrelements 62 erfolgt. Wenn in die vierte Gasse gewechselt wird, wird die Schaltwelle 18 nach rechts vorgespannt, wodurch in die vierte Schaltgasse gewechselt wird und unter Abstützung des Anschlagstifts 20 an deren rechtem Rand geschaltet werden kann.

Bei einem Wechsel von der vierten Wählgasse in die dritte Wählgasse wird die Schaltwelle 18 gemäß den Figuren nach links beaufschlagt. Soll in die erste Wählgasse zurückgeschaltet werden, wird das Sperrauge 68 vom Bolzen 48 freigegeben, so daß beim Wechsel in die erste Schaltgasse beide Sperrelemente 60 und 62 nach links bewegt werden und nach Schalten des Ganges 1 oder 2 die gezeigte Ausgangsstellung wieder eingenommen wird, wobei der Bolzen 48 wiederum in das Sperrauge 68 bewegt wird, so daß das Schalten der Gänge 1 und 2 bei nach links vorgespannter Schaltwelle 18 längs des Sperrelements 60 erfolgt.

Auch die Betätigungsvorrichtung gemäß den Fig. 4 bis 6 kann somit mit einem stufenlos arbeitenden Wählaktuator betrieben werden, der die Schaltwelle wahlweise in die eine oder die andere Richtung vorspannt.

Es versteht sich, daß die Betätigungsvorrichtung in vielfältiger Weise abwandel­ bar ist. Die Sperreinrichtung kann hydraulisch arbeiten. Der Wählaktuator kann mit Überdruck oder mit Hilfe zweier Federn arbeiten, von denen wahlweise die eine oder die andere aktiviert wird. Durch Einsatz mehrerer Sperrelemente und einer mit der Schaltwelle und/oder den Sperrelementen zusammenwirkenden Sperreinrichtung können auch Kulissen mit mehr als vier Schaltgassen zum Einsatz kommen, usw.

Eine Betätigungsvorrichtung für ein automatisiertes Schaltgetriebe, enthält eine Kulisse mit einer Wählgasse und wenigstens drei dazu etwa senkrecht verlau­ fenden Schaltgassen, eine Schaltwelle, der mit ein durch die Schaltkulisse hindurchragender Anschlagstift starr verbunden ist, einen Wählaktuator zum Bewegen der Schaltwelle in Wahlrichtung, einen Schaltaktuator zum Bewegen der Schaltwelle in Schaltrichtung, und eine Sperreinrichtung zum Sperren der Bewegbarkeit des Anschlagstiftes längs der Wählgasse derart, daß ein Wechsel von einer Schaltgasse in eine benachbarte Schaltgasse möglich ist, und innerhalb jeder Schaltgasse ein Schalten bei von dem Wählaktuator in einer Richtung vorgespannter Schaltwelle möglich ist.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor­ schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Aus­ bildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des je­ weiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rück­ bezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfin­ dungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf die Ausführungsbeispiele der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kom­ binationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Ab­ wandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegen­ stand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (8)

1. Betätigungsvorrichtung für ein automatisiertes Schaltgetriebe, enthaltend eine Kulisse mit einer Wählgasse und einer Mehrzahl dazu etwa senkrecht verlaufenden Schaltgassen, gekennzeichnet durch seine besondere Wirkungsweise und Ausgestaltung entsprechend den vorliegenden Anmeldungsunterlagen.

2. Betätigungsvorrichtung für ein automatisiertes Schaltgetriebe, enthaltend eine Kulisse mit einer Wählgasse und wenigstens drei dazu etwa senkrecht verlaufenden Schaltgassen, eine Schaltwelle, mit der ein durch die Schaltkulisse hindurchragender Anschlagstift starr verbunden ist, einen Wählaktuator zum Bewegen der Schaltwelle in Wählrichtung, einen Schaltaktuator zum Bewegen der Schaltwelle in Schaltrichtung, und eine Sperreinrichtung zum Sperren der Bewegbarkeit des Anschlagstiftes längs der Wählgasse derart, daß ein Wechsel von einer Schaltgasse in eine benachbarte Schaltgasse möglich ist, und innerhalb jeder Schaltgasse ein Schalten bei von dem Wählaktuator in einer Richtung vorgespannter Schalt­ welle möglich ist.

3. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung wenigstens ein elastisch in eine Ruhelage gedrängtes und zwischen zwei Anschlägen parallel zur Wählgasse bewegliches Sperrelement enthält, welches von dem Anschlagstift mitgenommen wird, wenn dieser längs der Wählgasse bewegt wird, und in einer der Anschlagstellungen die Bewegbarkeit des Anschlagstiftes in eine der endseitigen Schaltgassen sperrt, und eine Verriegelungseinrichtung enthält, mit welcher die Bewegbarkeit eines Sperrelements oder die axiale Bewegbarkeit der Schaltwelle sperrbar ist.

4. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulisse drei Schaltgassen aufweist, daß das Sperrelement sich in seiner Ruhelage zwischen der ersten und der zweiten Schaltgasse befindet, in seiner der ersten Schaltgasse zugewandten Endlage den Weg für eine Bewegung des Anschlagstifts in die erste Schaltgasse freigibt und in der anderen Endlage den Weg für eine Bewegung des An­ schlagstifts in die dritte Schaltgasse sperrt, und daß mit der Verriegelungseinrichtung die Bewegbarkeit des Anschlagstiftes von der zweiten in die erste Schaltgasse sperrbar ist.

5. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung ein mit der Schaltwelle verbundenes Bauteil enthält.

6. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulisse vier Schaltgassen aufweist, daß zwei elastisch gegeneinander und in eine Ruhelage vorgespannte Sperrelemente vorgesehen sind, wobei das erste Sperrelement sich in der Ruhelage zwischen der ersten und der zweiten Schaltgasse befindet und das zweite Sperrelement sich in der Ruhelage zwischen der zweiten und der dritten Schaltgasse befindet, daß das erste Sperrelement eine Bewegbarkeit des Anschlagstiftes in die ersten Schaltgasse zu läßt, wenn es sich an dem der ersten Schaltgasse zugewandten Anschlag befindet, und das zweite Sperrelement eine Bewegbarkeit des Anschlagstiftes in die vierte Schaltgasse sperrt, wenn es sich an dem der vierten Schaltgasse zugewand­ ten Anschlag befindet, und daß die Ruhestellung des ersten Sperrelements mit der Verriegelungseinrichtung verriegelbar ist.

7. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung einen mittels eines Elektromagneten bewegbaren Bolzen enthält.

8. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, daß der Wählaktuator eine Feder, die die Schaltwelle in Richtung der ersten Schaltgasse vorspannt, und eine Unterdruckquelle enthält, mittels der die Schaltwelle gegen die Kraft der Feder bewegbar ist.