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Patent Searching and Data


Title:
SHIFT DEVICE FOR A TRANSMISSION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/003603
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a shift device for a transmission, comprising a plane-motion direct-contact mechanism which comprises a camshaft controller which is rotationally guided about an axis. Said shift device also comprises shift fingers which engage in the grooves and which are guided therein. Rocker elements (8) with spherical-wedge shaped tips are rotationally mounted on the outer periphery of the camshaft controller on both ends of the rotational axis (6) such that the tips can engage in corresponding grooves in the camshaft controller and a compression spring (9) is provided therefor. Centrifugal force produced during rapid rotation of the camshaft controller causes the tips to become disengaged from the grooves.

Inventors:
LUEBKE ECKHARDT (DE)
SPECK FRANK-DETLEF (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/006120
Publication Date:
January 13, 2005
Filing Date:
June 07, 2004
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
LUEBKE ECKHARDT (DE)
SPECK FRANK-DETLEF (DE)
International Classes:
F16H61/18; F16H63/18; (IPC1-7): F16H63/18
Foreign References:
EP1118803A22001-07-25
DE19509477A11996-09-19
DE19543645A11997-05-28
DE10128854A12002-12-19
Attorney, Agent or Firm:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Friedrichshafen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Schaltvorrichtung für ein Getriebe mit einem Kur ventrieb, der eine um eine Achse drehbar geführte Schalt walze mit Nuten aufweist, sowie Schaltfinger, die in die Nuten eingreifen und in diesen geführt werden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass sie als passives dreh zahlgeregeltes System ausgebildet ist, bei dem eine Ziel wahl sowohl für Hochschaltungen als auch für Rückschaltun gen als Funktion der Drehzahl der Schaltwalze und unter Ausnutzung der dabei auftretenden Fliehkraft ermöglicht wird.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass auf dem äußeren Umfang der Schaltwalze Wippenelemente (8) auf Drehachsen (6) gelagert sind, die an beiden Enden mit keilförmigen Spitzen (1, 2, 3,4, 5 ; 10,11, 12,13, 14) versehen sind und dass auf einer Seite der Drehachse (6) eine Druckfeder (9) angeord net ist, die das Wippenelement (8) in Richtung Nuteingriff durch die keilförmige Spitze (1, 2,3, 4,5) beaufschlagt, die an dem der Feder (9) abgewandten Ende des Wippenelemen tes (8) vorgesehen ist.
3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Drehachse (6) asymmet risch zur entsprechenden Nut angeordnet ist.
4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass jeder Gangnut der Schaltwalze eine mit ihr verbundene Neutralnut zugeordnet ist.
Description:
Schaltvorrichtung für ein Getriebe Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrich- tung für ein Getriebe mit einem Kurventrieb, der eine um eine Achse drehbar geführte Schaltwalze aufweist, sowie Schaltfinger, die in die Nuten eingreifen und in diesen geführt werden.

Aus der Praxis sind Schaltvorrichtungen für Geschwin- digkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge bekannt, die einen Kurventrieb zum Erzeugen der Bewegungen von Schaltga- beln aufweisen, die mit Schaltfingern verbunden sind. Die Steuerkurven des Kurventriebs sind in Form von Nuten auf dem Umfang der Schaltwalze angeordnet, wobei für jede Schaltgabel eine Steuerkurve vorgesehen ist, in die der mit der Schaltgabel verbundene Schaltfinger derart eingreift, dass beim Drehen der Schaltwalze an den Schaltfingern eine fortlaufend von einem niedrigen zu einem höheren Gang, bzw. von einem höheren Gang zu einem niedrigeren Gang verlaufen- de Schaltbewegung in axialer Richtung der Schaltwalze aus- gelöst wird. Während der Schaltbewegung durchlaufen die Schaltgabeln jeweils eine zwischen zwei Gängen angeordnete Leerlaufposition.

Diese Schaltvorrichtungen weisen bei Mehrfach-Rück- schaltungen jedoch den Nachteil auf, dass ein sequentieller Schaltablauf eingehalten werden muss. Das bedeutet, dass bei einer Mehrfach-Rückschaltung immer nur ein Gang nach dem anderen eingelegt und wieder ausgelegt wird, bis der ausgewählte Gang in dem Getriebe eingelegt ist. Die sequen- tielle Schaltfolge führt zu einer erheblichen Verlängerung der gesamten Schaltzeit.

Um diesen Nachteil zu überwinden, ist bei Mehrfach- Rückschaltungen dazu übergegangen worden, den ausgewählten Gang auf direktem Weg, das heißt ohne sequentiellen Schalt- ablauf im Getriebe einzulegen. Dazu werden die Schaltgabeln bei Mehrfach-Rückschaltungen mit Hilfe geeigneter Einrich- tungen ausgehend von den dem aktuell geschalteten Gang ent- sprechenden Stellungen der Schaltgabeln aus dem Eingriff mit der Schaltwalze genommen und in Richtung ihrer Neutral- position geführt.

Anschließend wird die Schaltwalze so weit in Richtung der Rückschaltung verdreht, bis die für den angewählten Gang entsprechende Stellung der Schaltgabeln aus der Neu- tralposition der Schaltgabeln angefahren werden kann.

Durch diese Vorgehensweise entfällt bei Mehrfach-Rück- schaltungen das sequentielle Durchschalten jeden Ganges, wodurch bei Rückschaltungen über mehrere Gänge, das heißt bei Gangsprüngen, erheblich kürzere Schaltzeiten erreicht werden.

In der DE 195 09 477 ist eine Schaltvorrichtung be- schrieben, bei der während einer Mehrfach-Rückschaltung Schaltmittel, die sich in ihrer Leerlaufposition befinden, außer Eingriff mit den Steuerkurven gebracht werden, wobei eine Bewegung der Schaltmittel in Schaltrichtung aus der Leerlaufposition heraus blockiert ist und die Schaltwalze, ohne Zwischenschaltungen im Getriebe auszulösen, in belie- bige Stellungen verdrehbar ist.

Anschließend werden die Schaltmittel erneut in Ein- griff mit den Steuerkurven der Schaltwalze gebracht.

Am Grund der Steuerkurven sind in Richtung der Verdre- hung für die Rückschaltung der Schaltwalze überfahrbare Rampen vor den Schaltwegauslenkungen der Steuerkurven vor- gesehen, wobei die Schaltfinger bei einer Mehrfach-Rück- schaltung während des Auflaufens auf diese Rampen durch eine Rasteinrichtung in Schaltrichtung blockiert sind.

Hierbei ist jedoch noch von Nachteil, dass die während des Uberfahrens der Rampen für die Arretierung der mit den Schaltfingern verbundenen Schaltgabeln vorgesehene Rastein- richtung eine aufwendige Konstruktion bedingt, die hohe Fertigungskosten verursacht, und dass eine zusätzliche Steuerung vorgesehen werden muss.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde in der DE-A- (Akte 8178 Z) eine Schaltvorrichtung für ein Getriebe mit einem Kurventrieb vorgeschlagen, der eine mit mindestens einer Nutenbahn versehene Schaltwalze aufweist, wobei we- nigstens ein Schaltfinger in die Nutenbahn derart ein- greift, dass dieser bei einer Drehung der Schaltwalze axial bewegbar ist und wobei die Nutenbahn für eine Hochschaltung einen als Hochschaltnut ausgebildeten Hochschaltweg und für eine Rückschaltung einen Rückschaltweg aufweist. Der Rück- schaltweg ist dabei als Rückschaltnut ausgebildet, die den Schaltfinger während einer Rückschaltung oder einer Mehr- fach-Rückschaltung in einer zu einer Neutralposition äqui- valenten axialen Schaltstellung führt.

Die Rückschaltnut ist mit einer in einer Hochschalt- richtung äquivalenten Drehrichtung der Schaltwalze wirken- den Sperreinrichtung versehen, sodass der Schaltfinger wäh- rend einer Hochschaltung durch die Hochschaltnut geführt

wird und während einer Rückschaltung durch die Rückschalt- nut geführt wird.

Durch diese Ausbildung des Rückschaltweges als Rück- schaltnut, die den Schaltfinger während einer Mehrfach- Rückschaltung in einer zu einer Neutralposition äquivalen- ten Schaltstellung führt, können Mehrfach-Rückschaltungen ohne einen sequentiellen Schaltablauf ausgeführt werden, wodurch kürzere Schaltzeiten erreicht werden.

Das Vorsehen der Sperreinrichtung in der Rückschalt- nut, die in einer in einer Hochschaltrichtung äquivalenten Drehrichtung der Schaltwalze wirksam ist, führt dazu, dass die Schaltwalze während einer Hochschaltung durch die Hoch- schaltnut geführt wird und während einer Mehrfach-Rück- schaltung in der Rückschaltnut geführt wird, sodass der Schaltfinger bei Hochschaltungen bzw. Mehrfach-Hoch- schaltungen über den sequentiellen Hochschaltweg geführt wird und bei Mehrfach-Rückschaltungen ein direkter Weg in die Neutralposition des Schaltfingers angefahren wird. Da- mit wird die angestrebte Reduzierung der Schaltzeiten bei Mehrfach-Rückschaltungen erreicht.

Bei dieser bekannten Schaltvorrichtung ist jedoch zum einen ein Mehrweg der Schaltwalze zurückzulegen und zum anderen eine Umkehrung des Drehweges der Schaltwalze zwi- schen den Hochschaltungen und den Rückschaltungen erforder- lich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vor- richtung zu schaffen, mit der die Gänge sowohl bei Hoch- schaltungen als auch bei Rückschaltungen ohne sequentiellen Schaltablauf frei wählbar sind, ohne dass ein Mehrweg der

Schaltwalze zurück gelegt werden muss oder eine Umkehrung ihrer Drehrichtung erforderlich ist.

Ausgehend von einer Schaltvorrichtung der eingangs nä- her genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkma- len ; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprü- chen beschrieben.

Demnach wird vorgeschlagen, die Schaltvorrichtung als passives drehzahlgeregeltes System auszubilden, bei dem eine Zielwahl sowohl für Hochschaltungen als auch für Rück- schaltungen als Funktion der Drehzahl der Schaltwalze und unter Ausnutzung der dabei auftretenden Fliehkraft ermög- licht wird.

Erfindungsgemäß ist im Rahmen einer bevorzugten Aus- führungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass auf dem äußeren Umfang der Schaltwalze Wippenelemente ange- ordnet sind, die keilförmige Spitzen aufweisen und die auf einer Drehachse derart gelagert sind, dass die keilförmigen Spitzen in die zugehörige Nut eingreifen können, wobei die Drehachse parallel zur Nut angeordnet ist und wobei auf einer Seite der Drehachse des Wippenelementes eine Druck- feder angeordnet. Dadurch bestimmen die keilförmigen Spit- zen der Wippenelemente den Weg des Schaltfingers sowohl bei Hochschaltungen als auch bei Rückschaltungen. Die das Wip- penelement beaufschlagende Druckfeder sorgt dafür, dass bei langsamen Verdrehungen der Schaltwalze die keilförmige Spitze des Wippenelementes in die Nut eingreift, wodurch, wenn sich die Schaltgabel mit dem Schaltfinger in der Neut- ralstellung befindet und die Schaltwalze zurück gedreht wird, der Schaltfinger wie bei den herkömmlichen Schaltvor-

richtungen aus der Neutralnut in die (schräge) Gangnut überführt wird, sodass der Gang eingelegt wird.

Bei schneller Rückdrehung der Schaltwalze hingegen wird durch die asymmetrisch neben der Nut angeordnete Dreh- achse für das Wippenelement bewirkt, dass auf Grund der auftretenden Fliehkraft ein Moment auf das Wippenelement einwirkt, das der Federkraft entgegen gesetzt ist. Dadurch wird das Wippenelement um seine Drehachse verschwenkt, so- dass die keilförmigen Spitzen außer Eingriff mit der Nut gelangen, mit der Folge, dass der Schaltfinger nicht mehr abgewiesen und in Richtung Gangnut geführt wird, sondern in der Neutralstellung verbleibt.

Bei Hochschaltungen kehrt sich das Wirkprinzip auf Grund der asymmetrischen Anordnung des Wippenelementes um, das heißt, das bei langsamer Verdrehung der Schaltwalze der Schaltfinger in der Neutralstellung verbleibt und bei schneller Verdrehung in die Gangnut abgewiesen wird.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schaltvorrich- tung bietet mehrere Vorteile. Zum einen kann auf einen zu- sätzlichen Aktuator verzichtet werden, da nunmehr eine "passive"Ausnutzung der Fliehkraft dahingehend erfolgt, dass die Gänge sowohl bei Hochschaltungen als auch bei Rückschaltungen frei wählbar sind, sodass ein sequentieller Schaltablauf vermieden werden kann. Zum anderen muss die Schaltwalze weder einen Mehrweg zurücklegen, noch eine Richtungsumkehr durchführen, sodass keine größeren Wege in Kauf zu nehmen sind.

Bei Einfachschaltungen wird wegen des gleichen Schalt- ablaufs die gleiche Schaltzeit benötigt wie bei den her-

kömmlichen Schaltvorrichtungen mit Schaltwalze. Bei Mehr- fachschaltungen wird der Zielgang direkt ohne Mehrweg und ohne Drehrichtungsumkehr der Schaltwalze angefahren. Damit wird eine deutliche Verringerung der Schaltzeiten durch Wegfall des nicht mehr erforderlichen Zwischensynchronisie- rens erzielt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei in der einzigen Figur eine Abwick- lung einer Schaltwalze dargestellt ist.

Da Schaltvorrichtungen mit Schaltwalzen dem Fachmann gut bekannt sind, sind in der Zeichnung nur die für das Verständnis der erforderlichen Bauteile rein schematisch dargestellt.

Die auf dem äußeren Umfang der Schaltwalze angeordne- ten Wippenelemente sind mit 8 bezeichnet, wobei sie um eine Drehachse 6 verschwenkbar sind, welche parallel neben der zugehörigen Nut angeordnet ist. Jede Nut der Schaltwalze weist eine umlaufende Neutralnut auf., die mit der entspre- chenden Gangnut verbunden ist. Die Wippelemente 8 sind auf einer Seite mit keilförmigen Spitzen 1, 2,3, 4,5, 6 und auf der anderen Seite mit keilförmigen Spitzen 10,11, 12, 13,14 versehen und derart angeordnet, dass die keilförmi- gen Spitzen 1, 2,3, 4,5, 6 den Weg des Schaltfingers bei Hochschaltungen und bei Rückschaltungen bestimmen. Zu die- sem Zweck ist der einen Seite der Drehachse 6 eines jeden Wippenelementes 8 eine Druckfeder 9 vorgesehen, die das Wippenelement dahingehend beaufschlagt, dass diese keilför- mige Spitze in die Nut eintaucht.

Die Kraft der Feder 9 ist derart bemessen, dass bei einer langsamen Verdrehung der Schaltwalze dieses Eintau- chen der keilförmigen Spitze aufrecht erhalten bleibt, so- dass, wenn sich die Schaltgabel mit dem zugehörigen Schalt- finger in der Neutralstellung befindet und die Schaltwalze zurück gedreht wird, der Schaltfinger aus der Neutralnut abgewiesen und in die Gangnut überführt wird, wie es auch bei den herkömmlichen Schaltvorrichtungen mit Schaltwalze der Fall ist.

Bei einer schnellen Rückdrehung der Schaltwalze hinge- gen wird aufgrund der asymmetrischen Anordnung des Wippen- Elementes 8 auf seiner Drehachse 6 durch die auftretende Fliehkraft ein Moment auf des Wippenelement ausgeübt, das der Kraft der Feder 9 entgegen wirkt, sodass das Wippenele- ment verschwenkt wird und seine keilförmige Spitze nicht mehr in die Nut eintaucht. Dadurch wird der Schaltfinger nicht mehr abgewiesen, sondern verbleibt in der Neutral- stellung bei schneller Rückdrehung der Schaltwalze.

Dieses Wirkprinzip kehrt sich bei den Hochschaltungen um, sodass in diesen Fällen der Schaltfinger bei einer langsamen Verdrehung der Schaltwalze in der Neutralstellung verbleibt, bei einer schnellen Verdrehung der Schaltwalze hingegen in Richtung der Schaltnut abgewiesen wird.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsge- mäßen Schaltvorrichtung im Einzelnen erläutert : Einfachrückschaltung Die Schaltwalze wird langsam zurückgedreht, wobei die Kraft der Druckfeder 9 größer ist als das durch die Flieh-

kraft hervorgerufene Moment, sodass die keilförmigen Ab- weisspitze 1, 2,3, 4,5 des Wippenelementes 8 im Nutein- griff verbleibt und sequentiell geschaltet wird. Dies ist immer dann der Fall, wenn die Federkraft nicht durch die Fliehkraft überwunden wird.

Mehrfach-Rückschaltung (Doppelrückschaltung) Die Schaltwalze wird zunächst schnell zurückgedreht.

Dabei ist die keilförmige Spitze 1, 2,3, 4,5 des Wippen- elements 8 nicht im Nuteingriff, sodass der Schaltfinger in der Neutralstellung verbleibt. Nach dem Passieren des ent- sprechenden Wippenelementes 8 (vor dem Zielgang) wird die Drehzahl der Schaltwelle so weit reduziert, dass alle Wip- penelemente wieder im Nuteingriff sind. Der Schaltfinger wird nunmehr in die Gangnut abgewiesen und der entsprechen- de Gang geschaltet.

Einfachhochschaltung Die Schaltwalze wird schnell verdreht, sodass die Wip- penelemente 8 über ihre keilförmigen Spitzen 10, 11,12, 13,14 im Nuteingriff sind und die Schaltung sequentiell abläuft.

Mehrfachhochschaltung (Doppelhochschaltung) Die Schaltwalze wird langsam in Hochschaltrichtung verdreht, sodass die keilförmigen Abweisspitzen 10,11, 12, 13,14 nicht im Nuteingriff sind und der Schaltfinger in der Neutralstellung verbleibt. Bevor der Zielgang geschal- tet wird, wird die Schaltwalze schnell verdreht, sodass

nunmehr die Spitzen 10, 11,12, 13, 14 im Nuteingriff sind.

Dadurch kann der Schaltfinger in die Gangnut abgewiesen werden und der Gang geschaltet werden.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schaltvorrich- tung ermöglicht also eine passiv geregelte freie Zielwahl sowohl für Hochschaltungen als auch für Rückschaltungen als Funktion der Drehzahl der Schaltwalze und unter Ausnutzung der dabei auftretenden Fliehkraft. Obwohl ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel detailliert beschrieben wurde kann die der Erfindung zugrundeliegende Idee mit wei- teren geeigneten Mitteln realisiert werden.

Bezugszeichen 1 Spitze 2 Spitze 3 Spitze 4 Spitze 5 Spitze 6 Drehachse 8 Wippenelement 9 Druckfeder 10 Spitze 11 Spitze 12 Spitze 13 Spitze 14 Spitze