DE4118930A1

DE4118930A1 - Schaltsperrvorrichtung fuer ein geschwindigkeits- und fahrtrichtungswechselgetriebe

Info

Publication number: DE4118930A1
Application number: DE19914118930
Authority: DE
Inventors: Giacomo Giacalone
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1991-06-08
Filing date: 1991-06-08
Publication date: 1992-12-10

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltsperrvorrichtung für ein Geschwindigkeits- und Fahrtrichtungswechselgetrie be nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher defi nierten Art.

Eine derartige Schaltsperrvorrichtung dieser Art ist z. B. in der DE-AS 11 77 948 beschrieben. Diese vorbe kannte Schaltsperrvorrichtung basiert auf einer elek tromagnetischen Verriegelung, wobei der Elektromagnet eine am Schalthebel vorgesehene Kulisse bei getretenem Kupplungspedal entriegelt. Dies ist allerdings nur bei Stillstand des Fahrzeuges möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltsperrvorrichtung zu schaffen, die wahlab hängig, z. B. geschwindigkeitsabhängig, schaltbar ist, wobei sie einfach im Aufbau sein soll, insbesondere relativ klein und der Elektromagnet nicht ständig un ter Spannung stehen soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale ge löst.

Erfindungsgemäß läßt sich nun eine wahlabhängige Betä tigung der Sperrvorrichtung mit unterschiedlichen Sperrkräften bzw. mit unterschiedlichem Kraftaufwand erreichen. Insbesondere ist die Aktivierung nicht vom Stillstand des Fahrzeuges abhängig, sondern kann be liebig d. h. wunsch- bzw. wahlabhängig durch den Fahrer vorgenommen werden.

Im allgemeinen wird man die Wahlabhängigkeit auf die Geschwindigkeit abstellen. So kann z. B. vorgesehen sein, daß bei Geschwindigkeiten kleiner als 10 km/h die Sperre durch ein Zurückschieben des Sperrbolzens mit einem geringen Kraftaufwand überwunden wird, wäh rend z. B. bei einer Geschwindigkeit größer als 10 km/h die Sperre nur nach Überwindung einer hohen Vorspann kraft schaltbar ist. Dies bedeutet, daß damit nur eine Schaltung für eine Notfallsituation, z. B. den Rück wärtsgang, mit entsprechend hohem Kraftaufwand möglich wird.

Die Erzeugung der unterschiedlich starken Vorspann kräfte kann durch beliebige Maßnahmen erreicht werden. In einfacher Weise nimmt man hierfür Federn, wobei die Feder für den Sperrbolzen stärker ausgebildet wird als die Feder für den Kolben.

Um begrenzte und definierte Verschiebungen zu erhal ten, kann vorgesehen sein, daß der Sperrbolzen und/ oder der Kolben jeweils mit einem Wegbegrenzungsglied versehen ist, welches z. B. in einfacher Weise als Tan gentialstift ausgebildet sein kann, der in eine Aus sparung in der Umfangswand des Kolbens bzw. des Sperr bolzens eingesetzt ist.

Eine einfache konstruktive Ausgestaltung der Schalt sperrvorrichtung bzw. Anordnung des Elektromagneten kann darin bestehen, daß der Elektromagnet derart an geordnet ist, daß in Sperrstellung der Sperrzapfen hinter der hinteren Stirnwand des Kolbens an dieser anliegt.

Durch diese Ausgestaltung läßt sich die erfindungsge mäße Schaltsperrvorrichtung bei Bedarf noch nachträg lich an bereits existierende Getriebe an- bzw. einbau en.

Eine einfache konstruktive Ausbildung für den Kolben kann darin bestehen, daß dieser hülsenartig ausgebil det ist, und daß in dessen Innerem der Sperrbolzen ge führt ist, wobei sich die die Vorspannkraft erzeugende Feder zwischen der Rückwand des Sperrbolzens und der hinteren Stirnwand des Kolbens abstützt.

Die Anschlagnase wird man im allgemeinen form- oder kraftschlüssig mit der Schaltwelle verbinden.

Grundsätzlich kann die Anschlagnase durch eine ent sprechende Erhöhung bzw. einen Nocken oder eine An schlagkante an der Schaltquelle selbst gebildet sein. Aus konstruktiven Gründen wird man jedoch im allgemei nen die Anschlagnase als gesondertes Teil ausbilden, die dann entsprechend fest mit der Schaltwelle verbun den wird.

Eine Lösung hierfür kann darin bestehen, daß die An schlagnase mit einer Hülse versehen ist, die auf die Schaltwelle aufgeschoben und mit dieser fest verbunden ist, wobei die Anschlagnase durch eine aus der Hülsen umfangswand herausragende Anschlagkante gebildet ist.

Die drehfeste Verbindung zwischen der Schaltwelle und der Hülse kann dabei durch einen Querstift gebildet sein, der sich durch die Schaltwelle erstreckt. Bei einer entsprechenden Anordnung kann der Querstift gleichzeitig auch noch als Stabilisierungsteil für die Anschlagkante der Hülse dienen.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.

In einem nicht näher dargestellten Getriebe ist an dessen Gehäuse 1 eine Schaltsperrvorrichtung 2 ange flanscht. Die Schaltsperrvorrichtung 2 weist einen hülsenartigen Kolben 3 auf mit einer hinteren ge schlossenen Stirnwand 4 und einer offenen Vordersei te. In das innere des Kolbens 3 ist ein Sperrbolzen 5 eingesetzt, dessen aus dem Kolben ragende Vorderseite eine kegelige bzw. stumpfkegelförmige Spitze 6 be sitzt. Die Spitze 6 des Sperrbolzens 5 ist an eine An schlagnase 7 angepreßt, die durch eine Hülse 8 mit ei ner aus der Hülsenumfangswand herausragenden Anschlag kante 9 gebildet. Die Hülse 8 ist auf eine Schaltwelle 11 geschoben und durch einen Querstift 10, der sich durch eine Querbohrung in der Schaltwelle 11 er streckt, fest mit der Schaltwelle 11 verbunden. Der Querstift 10 ist dabei so durch die Schaltwelle 11 ge schoben, daß dessen vorderes Ende hinter der Anschlag nase 7 bzw. Anschlagkante 9 anliegt und damit eine Versteifung darstellt.

Zwischen der Rückwand des Sperrbolzens 5 und der hin teren Stirnwand 4 der Hülse 3 ist eine Feder 12 ge spannt. Hinter der hinteren Stirnwand 4 und der Gehäu serückwand der Schaltsperrvorrichtung 2 ist eine zwei te Feder 13 gespannt. Die Feder 12, die sich hinter dem Sperrbolzen 5 befindet, ist stärker ausgebildet wie die Feder 13 hinter dem Kolben 3. Seitlich, in der Zeichnung von unten her, liegt hinter der hinteren Stirnwand des Kolbens 3 ein Sperrzapfen 14 an, der Teil eines Elektromagneten 15 ist und aus diesem her ausragt. Sowohl der Sperrbolzen 5 als auch der Kolben 3 sind axial in Richtung auf die Anschlagnase 7 ver schiebbar. Beide Teile sind jedoch mit einem Wegbe grenzungsglied versehen. Die Wegbegrenzungsglieder sind als Tangentialstifte 16 und 17 ausgebildet, die jeweils in einer Aussparung 18 bzw. 19 der Umfangswand des Kolbens 3 bzw. des Sperrbolzens 5 quer zur Ver schieberichtung des Sperrbolzens 5 und des Kolbens 3 angeordnet sind.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die axiale Erstreckung der beiden Aussparungen 18 und 19 jeweils größer als der Durchmesser der Tangentialstifte 16 und 17. Der verbleibende Freiraum bzw. das Spiel begrenzt jeweils mögliche axiale Verschiebungen des Querbolzens 5 bzw. des Kolbens 3.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert nun auf folgende Weise:
Als Kriterien kann z. B. vorgesehen sein, daß die Sperrvorrichtung bis zu einer Geschwindigkeit von V kleiner oder gleich 10 km/h mit einem geringen Aufwand überwindbar ist und bei einer Geschwindigkeit von V größer als 10 km/h nur für Notfallsituationen mit ei nem entsprechend hohen Kraftaufwand einschaltbar ist. Darüberhinaus soll vorgesehen sein, daß der Magnet sich nur zum Schalten unter Spannung befindet. Demzu folge ist der Magnet in Ruhestellung stromlos und der Sperrzapfen 14 entsprechend ausgefahren. Der Kolben ist durch die Feder 13 vorgespannt und wird durch den Axialstift 16 in Position gehalten.

Der Sperrbolzen 5 ist durch die Feder 12 vorgespannt und wird durch den Tagentialstift 17 ebenfalls in Po sition gehalten.

Um Fertigungstoleranzen auszugleichen wird eine wahl weise abgestufte Einstellscheibe 21 zwischen dem Ge häuse des Getriebes 1 und dem Gehäuse der Schaltsperr vorrichtung angeordnet. Damit wird die Funktionslänge L1 nahezu spielfrei eingestellt.

Die Sperrvorrichtung läßt sich in einfacher Weise z. B. über die Bordelektronik mit einer entsprechenden Ge schwindigkeitskennung ansteuern. Um den Elektromagne ten 15 nicht ständig eingeschaltet zu haben, wird zu sätzlich ein Kennungssignal (z. B. Kuppel-Vorgang) über das Kupplungspedal abgefragt. Damit sind folgende Schaltsperrstellungen möglich:

1. Bei Geschwindigkeiten V kleiner oder gleich 10 km/h wird der Elektromagnet 15 beim Betätigen des Kupp lungspedales angesteuert. Der Sperrzapfen 14 wird damit so weit zurückgezogen, daß der Kolben 3 frei liegt. Nach Überwindung der Kraft der Feder 13 kann man damit z. B. den Rückwärtsgang ohne großen Kraft aufwand einlegen.
2. Bei Geschwindigkeiten von größer 10 km/h befindet sich der Magnet in Ruhestellung, wobei der Sperr zapfen 14 ausgefahren und hinter der Stirnwand des Kolbens 3 anliegt. Dies bedeutet, daß das Wählen in den Rückwärtsgang bei normaler Schaltweise nicht möglich ist, sondern lediglich dynamisch und unter großer Krafteinwirkung, denn hierzu ist es erfor derlich, daß man die Kraft der Feder 12, die deut lich höher sein soll als die Kraft der Feder 13, überwindet, denn der Kolben 3 läßt sich ja selbst nicht zurückschieben. Vielmehr muß der Sperrbolzen 5 gegen die Kraft der Feder 12 eingefahren werden, um die Schaltwelle 11 betätigen zu können.
3. Bei Fahrzeug- und Motorstillstand, z. B. Zündschlüs sel in Stopp-Position, wird beim Trennen der Kupp lung der Elektromagnet 15 aktiviert und der Rück wärtsgang wird wie in Punkt 1 beschrieben mit ge ringem Kraftaufwand einschaltbar, denn der Sperr zapfen 14 wird zurückgezogen und der Kolben 3 kann zusammen mit dem darin sich befindenden Sperrbolzen 5 eingefahren werden. Für einen Luftausgleich kann vorgesehen sein, daß die hintere Stirnwand 4 des Kolbens 3 mit einer Luftausgleichsbohrung 20 verse hen ist.
4. Fällt aus irgendwelchen Gründen der Elektromagnet 15 aus, ist trotzdem der Rückwärtsgang wie in 2. beschrieben einschaltbar, allerdings in diesem Fal le ebenfalls nur mit großem Kraftaufwand.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Schaltsperrvorrichtung
3 Kolben
4 Stirnwand
5 Sperrbolzen
6 Spitze
7 Anschlagnase
8 Hülse
9 Anschlagkante
10 Querstift
11 Schaltwelle
12 Feder
13 Feder
14 Sperrzapfen
15 Elektromagnet
16 Tangentialstift
17 Tangentialstift
18 Aussparung
19 Aussparung
20 Luftausgleichsbohrung
21 Wahlweise Einstellscheibe

Claims

1. Schaltsperrvorrichtung für ein Geschwindigkeits- und Fahrtrichtungswechselgetriebe von Kraftfahr zeugen mit synchronisierten Vorwärtsgängen und mit wenigstens einem synchronisierten Rückwärtsgang, und mit einem Schaltsperrglied, das einen Sperr bolzen aufweist, der durch einen Elektromagneten in eine Sperr- und eine Schaltfreigabestellung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrbolzen (5) in Sperrstellung an eine an der Schaltwelle (11) des Getriebes oder einem mit der Schaltwelle (11) verbundenen Teil (Hülse 8) angeordneten Anschlagsnase (7) kraftschlüssig durch eine in Richtung auf die Schaltwelle (11) wirkende Vorspannkraft angepreßt ist, daß der Sperrbolzen (5) in einem unter einer in Richtung auf die Schaltwelle (11) wirkenden zweiten Vor spannkraft stehenden Kolben (3) begrenzt ver schiebbar geführt ist, wobei die Vorspannkraft des Kolbens (3) geringer ist als die Vorspannkraft des Sperrbolzens (5), daß ein Sperrzapfen (14) des Elektromagneten (15) den Kolben (3) in einer Stel lung verriegelt, in der eine hohe Sperrkraft durch die Vorspannkraft des Sperrbolzens (5) auf die An schlagnase (7) übertragen wird, und daß der Elek tromagnet (15) den Kolben (3) wahlabhängig ent sperrt.

2. Schaltsperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wahlabhängige Entsperrung durch den Elektroma gneten (15) geschwindigkeitsabhängig vorgesehen ist.

3. Schaltsperrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entsperrung durch den Elektromagneten (15) bei einer Geschwindigkeit von weniger als 10 km/h vor gesehen ist.

4. Schaltsperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Vorspannkräfte Federn (12, 13) vorgesehen sind, wobei die Feder (12) für den Sperrbolzen (5) stärker ausgebildet ist als die Feder (13) für den Kolben (3).

5. Schaltsperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrbolzen (5) und/oder der Kolben (3) mit einem Wegbegrenzungsglied (16, 17) versehen ist.

6. Schaltsperrvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegbegrenzungsglieder Tangentialstifte (16, 17) sind, die in einer dem gewünschten axialen Weg entsprechend größerer Aussparung (18, 19) in der Umfangswand des Kolbens (3) bzw. des Sperrbolzens (5) angeordnet sind.

7. Schaltsperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (15) derart angeordnet ist, daß in Sperrstellung der Sperrzapfen (14) hinter der hinteren Stirnwand (4) des Kolbens (3) an dieser anliegt.

8. Schaltsperrvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) hülsenartig ausgebildet ist, in dessen Inneren der Sperrbolzen (5) geführt ist, wobei sich die die Vorspannkraft erzeugende Feder (12) zwischen der Rückwand des Sperrbolzens (5) und der hinteren Stirnwand (4) des Kolbens (3) ab stützt.

9. Schaltsperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagnase (7) kraft- oder formschlüssig mit der Schaltwelle (11) verbunden ist.

10. Schaltsperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (15) so gestaltet ist, daß der Sperrzapfen (14) im stromlosen Zustand des Elek tromagneten (15) ausgefahren in Sperrstellung steht.

11. Schaltsperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für den Elektromagneten (15) ein Kennungssignal für den Kuppelvorgang des Kupplungspedales vorge sehen ist.

12. Schaltsperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagnase (7) mit einer Hülse (8) versehen ist, die auf die Schaltwelle (11) aufgeschoben und mit dieser fest verbunden ist, wobei die Anschlag nase (7) durch eine aus der Hülsenumfangswand her ausragende Anschlagkante (9) gebildet ist.

13. Schaltsperrvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) durch einen Querstift (10) mit der Schaltwelle (11) fest verbunden ist.

14. Schaltsperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einstellscheibe (21) zwischen dem Getriebege häuse (1) und dem Gehäuse der Schaltsperrvorrich tung (2) angeordnet ist.