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Dokumentenidentifikation DE102006028788A1 27.12.2007
Titel Schaltvorrichtung für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe in Kraftfahrzeugen
Anmelder AUDI AG, 85057 Ingolstadt, DE
Erfinder Meixner, Christian, 85049 Ingolstadt, DE;
Schenker, Mario, 85049 Ingolstadt, DE;
Märkl, Johann, 85049 Ingolstadt, DE
DE-Anmeldedatum 23.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006028788
Offenlegungstag 27.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse F16H 63/38(2006.01)A, F, I, 20060623, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe in Kraftfahrzeugen, mit zumindest einer in einem Getriebegehäuse verschiebbar gelagerten Schaltstange, mittels der aus einer Neutralstellung heraus zumindest eine Übersetzungsstufe schaltbar ist, wobei in die Schaltstange eine Rastierkontur eingearbeitet ist, die mit einem gehäuseseitigen, verschiebbar gelagerten und federnd gegen die Rastierkontur vorgespannten Rastierelement zur Rastierung der Schaltstange zumindest in der Neutralstellung zusammenwirkt. Zur Erzielung einer hohen Schaltpräzision mit baulich einfachen Mitteln wird vorgeschlagen, dass an der Rastierkontur (N, 1, 2) zumindest ein den Verschiebeweg der Schaltstange (24) aus der Neutralstellung heraus begrenzender und mit dem Getriebegehäuse (22) mittelbar oder unmittelbar zusammenwirkender Anschlag (24b, 24c) vorgesehen ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe in Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Schaltvorrichtung beschreibt z. B. die DE 103 08 216 A1 an einem automatisierten Schaltgetriebe, bei der die aus einem Blechpressteil oder Stanzteil gebildete Schaltstange eine Rastierkontur trägt, die mit einem gehäusefesten Rastierelement zusammenwirkt und die Schaltstange in einer Neutralstellung rastiert. Die eine Schaltgabel tragende Schaltstange muss aber auch in die beidseitigen Gangstellungen mit einem definiertem Verschiebeweg geschaltet werden, was unter Berücksichtigung unvermeidlicher Toleranzen einen entsprechenden Einstellaufwand erfordern kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die unter Vermeidung von Einstellaufwand und mit fertigungstechnisch geringem Aufwand sehr genau definierte Verschiebewege der Schaltstange in die Gangstellungen sicherstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass an der Rastierkontur zumindest ein den Verschiebeweg der Schaltstange aus der Neutralstellung heraus begrenzender und mit dem Getriebegehäuse mittelbar oder unmittelbar zusammenwirkender Anschlag vorgesehen ist. Insbesondere können jedoch beiderseits der Rastierkontur den Verschiebeweg der Schaltstange in beide Verschieberichtungen begrenzende Anschläge vorgesehen sein. Damit gelingt es, unter Ausschaltung unvermeidlicher Toleranzen der Getriebeelemente und mit geringem Mehraufwand, den Verschiebeweg der Schaltstange genau zu definieren, da die Schaltstangenposition in den Gangstellungen unmittelbar durch die Anschläge und das Getriebegehäuse definiert ist.

Die Rastierkontur kann ferner Vertiefungen zur Rastierung von Gangstellungen der Schaltstange aufweisen, wobei die Vertiefungen unmittelbar in die entgegengesetzt abragenden Anschläge übergehen. Dies stellt sicher, dass die Schaltstangen bzw. deren angeformte Anschläge spielfrei an den gehäusefesten Gegenanschlägen anliegen und zuverlässig in den Gangstellungen gehalten sind.

Baulich besonders günstig können die Anschläge an der Rastierkontur der Schaltstange mit dem Gehäuse des Rastierelementes zusammenwirken, welches in das Getriebegehäuse im Bereich der Rastierkontur eingesetzt ist. Damit sind die Gegenanschläge im Getriebegehäuse praktisch ohne Mehraufwand und besonders robust ausgebildet, zumal diese Gehäuse in der Regel aus Stahl hergestellt sind.

In an sich bekannter Weise kann die Schaltstange durch ein schienenförmiges Blechpressteil (oder Stanzteil) gebildet sein, an das fertigungstechnisch günstig ein die Rastierkontur und die Anschläge aufweisender Blechabschnitt angeformt ist.

Zudem können die Rastierkontur und die Anschläge oberflächenverfestigt, insbesondere gehärtet, ausgeführt sein, um betriebsbedingten Verschleiß weitgehendst auszuschließen.

Bevorzugt kann der die Rastierkontur und die Anschläge tragende Blechabschnitt zwischen den in Querwänden des Getriebegehäuses vorgesehenen Lagerstellen für die Schaltstange an die Schaltstange angeformt sein, also innerhalb des die Schaltzahnräder aufnehmenden Getriebegehäuses liegen.

In Weiterbildung der Erfindung kann zumindest eine der Schaltzahnräder tragenden Getriebewellen des Wechselgetriebes in einer Querwand des Getriebegehäuses in axial und radial führenden Wälzlagern gelagert sein, wobei die Rastierkontur und die Anschläge der über die Schaltgabel mit den Schaltzahnrädern zusammenwirkenden Schaltstange möglichst nahe an dieser Querwand positioniert sind. Unter Berücksichtigung verschiedener Ausdehnungskoeffizienten von Getriebewellen und Schaltgabel (aus Stahl) einerseits und dem Getriebegehäuse aus Leichtmetall andererseits stellt diese Maßnahme sicher, dass auch bei Erwärmung der Getriebeelemente eine Temperatur unabhängige Positionierung Schaltgabel zu Schaltzahnrädern bzw. Synchronkupplungen über die mit dem Getriebegehäuse zusammenwirkenden Anschläge an der Schaltstange erhalten bleibt.

Bei einem automatisierten Schaltgetriebe als Wechselgetriebe mit mehreren Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang können bevorzugt alle Schaltstangen mit einer Rastierkontur und angeformten Anschlägen versehen und mittels elektrohydraulisch gesteuerten Gangstelleinheiten betätigt sein. Dies ermöglicht eine vereinfachte Ausführung und Steuerung der Gangstelleinheiten, da diese keine inneren Wegbegrenzungen ausweisen müssen. Es versteht sich, dass auch bei manuell geschalteten Wechselgetrieben mit mehreren Schaltstangen diese wie vorbeschrieben ausgeführt sein können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Ansicht eines Antriebsaggregates für Kraftfahrzeuge mit automatisiertem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, mit einer in Querwänden des Getriebegehäuses verschiebbar gelagerten Schaltstange und einer Gangstelleinheit; und

2 eine Schaltstange des Wechselgetriebes gemäß 1 in raumbildlicher Darstellung, mit einer Rastierkontur und daran angeformten Anschlägen.

Die 1 zeigt als Übersichtsskizze ein Antriebsaggregat für Kraftfahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine 10 und einem nachgeschalteten Geschwindigkeits-Wechselgetriebe 12. Die Aggregate 10, 12 können soweit nicht beschrieben bekannter Bauart sein.

In dem als automatisiertes Schaltgetriebe ausgeführten Wechselgetriebe 12 sind in einem ersten Getrieberaum 14 nicht näher beschriebene Kupplungseinrichtungen (z. B. eine hydraulisch betätigte Doppelkupplung) und elektrohydraulische Steuerungseinrichtungen bzw. Gangstelleinheiten 16 angeordnet.

In dem zweiten Getrieberaum 18, der durch eine ölraumtrennende Querwand 20 des Gehäuses 22 des Wechselgetriebes 12 abgeteilt ist, sind in nicht ersichtlicher Weise die Getriebewellen, die zur Bildung der Übersetzungsstufen erforderlichen Zahnradsätze, Synchronkupplungen etc. positioniert.

Ferner sind im Wechselgetriebe 12 Schaltstangen 24 (es ist nur eine Schaltstange 24 dargestellt) verschiebbar gelagert, die in bekannter Weise Schaltgabeln 26 tragen und mit den Synchronkupplungen des Wechselgetriebes 12 in bekannter Weise zur Schaltung von Übersetzungsstufen zusammenwirken.

Die Schaltstangen 24 sind innerhalb des Getrieberaumes 14 mit den Gangstelleinheiten 16 verbunden und können somit aus einer Neutralstellung heraus in beide Verschieberichtungen in entsprechende Gangstellungen verschoben werden. Die Rastierung der Schaltstangen 24 zum Getriebegehäuse 22 in der Neutralstellung und in den beidseitigen Gangstellungen ist nachstehend anhand der 2 der Zeichnung näher erläutert.

Der Abtrieb zu den angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeuges kann über eine Ausgangswelle 28 des Wechselgetriebes 12 und/oder über ein nicht dargestelltes, vorderes Differenzial erfolgen.

Die Schaltstangen 24 sind in Durchgangsbohrungen 20a der ölraumtrennenden Querwand 20 und anderenends in einer (oder mehreren) Querwand 30 des Gehäuses 22 des Wechselgetriebes 12 axial verschiebbar gelagert.

In den Getrieberäumen 14, 18 kann unterschiedliches Getriebe- oder Hydrauliköl eingefüllt sein, so dass an den durchgeführten Getriebewellen und Schaltstangen 24 entsprechende Lagerungen und Abdichtungen vorgesehen sind.

In der 2 ist die Schaltstange 24 im Detail dargestellt, wobei der besseren Übersichtlichkeit wegen das umgebende Getriebegehäuse 22 mit den Querwänden 20 und 30 nicht dargestellt ist.

Die Schaltstange 24 ist aus einem schienenförmigen Blechpressteil oder Stanzteil aus Stahl hergestellt und einerseits über eine angespritzte Kunststoffbüchse 32 und andererseits über eine Wälzlagerung bzw. eine Kugelbüchse 34 in den besagten Querwänden 30, 20 des Getriebegehäuses 22 verschiebbar gelagert. Die in Gleitbahnen (nicht ersichtlich) geführten Kugeln der Kugelbüchse 34 bilden in an sich bekannter Weise eine Verdrehsicherung der Schaltstange 24.

An der Schaltstange 24 ist die Schaltgabel 26 mittels einer Schweißverbindung befestigt. Die im Querschnitt betrachtet U-förmige Schaltgabel 26 greift in bekannter Weise in eine Umfangsnut einer Schaltmuffe einer zwei Schaltzahnradsätze kuppelnden Synchronkupplung des Wechselgetriebes 12 ein.

Ferner trägt die Schaltgabel 24 innerhalb des Getrieberaumes 14 einen Positionsgeber 36 einer nicht dargestellten, elektrischen Gangerkennungsschaltung und ist an ihrem dem Positionsgeber 36 benachbarten Ende über ein hakenförmiges Verbindungsteil 38 und eine ösenförmige Ausnehmung 40 mit dem nicht ersichtlichen Stellkolben der Gangstelleinheit 16 trieblich verbunden.

Zur Rastierung der Schaltstange 24 in einer mittleren Neutralstellung und beidseitigen Gangstellungen ist an der Schaltgabel 24 ein ca. 90 Grad nach oben abgebogener Blechabschnitt 24a angeformt, in den eine durch Vertiefungen N, 1, 2 gebildete Rastierkontur eingearbeitet ist.

Beiderseits der Rastierkontur N, 1, 2 sind nach oben abragende Anschläge 24b, 24c an den Blechabschnitt 24a angeformt.

Die Rastierkontur N, 1, 2 wirkt mit einem Rastierelement 42 zusammen, das sich in bekannter Weise aus einem hülsenförmigen Gehäuse 42a, einem Gewindeabschnitt 42b und einer mittels einer Schraubendruckfeder (nicht ersichtlich) federnd gegen die Rastierkontur N, 1, 2 vorgespannten Rastierkugel 42c zusammensetzt. Das hülsenförmige Gehäuse 42a aus Stahl ragt dabei wie ersichtlich zwischen die Anschläge 24b, 24c des Blechabschnittes 24a der Schaltstange 24 ein.

Das Rastierelement 42 ist in eine Gewindebohrung einer nicht dargestellten Wand des Getriebegehäuses 22 fest eingeschraubt und deren hülsenförmiges Gehäuse 42a wirkt mit den Anschlägen 24b, 24c derart zusammen, dass ein definierter Verschiebeweg der Schaltstange 24 in die beiden Gangstellungen 1, 2 gegeben ist.

Die Rastierkontur N, 1, 2 ist oberflächenverfestigt, insbesondere gehärtet, und wirkt mit der ebenfalls gehärteten Rastierkugel 42c zusammen, wobei die Rastierkugel 42c die Schaltstange 24 in der Neutralstellung N und in den Gangstellungen 1, 2 mit einer definierten Haltekraft in Verschieberichtung hält. Auch die Anschläge 24b, 24c sind zur Erhöhung deren Festigkeit gehärtet.

Durch den ersichtlichen Übergang der Vertiefungen 1, 2 in die nach oben abragenden Anschläge 24b, 24c ist sichergestellt, dass in den Gangstellungen 1, 2 die Schaltstange 24 zusätzlich gegen die Anschläge 24b, 24c vorgespannt und somit in Axialrichtung spielfrei gehalten ist.

Wie der Zeichnung 2 zudem entnehmbar ist, ist der die Rastierkontur N, 1, 2 und die Anschläge 24b, 24c tragende Blechabschnitt 24a zwischen den in den Querwänden 20, 30 des Getriebegehäuses 22 vorgesehenen Lagerstellen 32, 34 an die Schaltstange 24 angeformt.

Wenn in nicht dargestellter Weise zumindest eine der Schaltzahnräder tragenden Getriebewellen des Wechselgetriebes 12 in der Querwand 20 (oder 30) des Getriebegehäuses 22 in axial und radial führenden Wälzlagern gelagert ist, sollte zur weitgehendst Temperatur unabhängigen Positionierung der Schaltgabel 26 die Rastierkontur N, 1, 2 und die Anschläge 24b, 24c und damit verbunden das Rastierelement 42 der über die Schaltgabel 26 mit den Schaltzahnrädern zusammenwirkenden Schaltstange 24 möglichst nahe an dieser Querwand 20 positioniert sein. Dies hat den Vorteil, dass aufgrund der im wesentlichen gleichen Ausdehnungskoeffizienten von Getriebewellen und Schaltstangen 24 aus Stahl gegenüber dem größeren Ausdehnungskoeffizienten des Getriebegehäuses 22 aus einer Leichtmetalllegierung keine temperaturbedingten axialen Verschiebungen der Schaltgabel 26 relativ zur jeweiligen Schaltmuffe der Synchronkupplungen auftreten können.

Insbesondere bei dem dargestellten, automatisierten Schaltgetriebe als Wechselgetriebe 12 mit mehreren Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang sollten alle Schaltstangen 24 mit einer Rastierkontur N, 1, 2 und angeformten Anschlägen 24b, 24c und einem Rastierelement 42 versehen und mittels elektrohydraulisch gesteuerten Gangstelleinheiten 16 betätigt sein, wodurch eine hohe Schaltpräzision bei konstruktiv relativ einfach ausgeführten Gangstelleinheiten 16 geschaffen werden kann.


Anspruch[de]
Schaltvorrichtung für Geschwindigkeits-Wechselgetriebe in Kraftfahrzeugen, mit zumindest einer in einem Getriebegehäuse verschiebbar gelagerten Schaftstange, mittels der aus einer Neutralstellung heraus zumindest eine Übersetzungsstufe schaltbar ist, wobei in die Schaltstange eine Rastierkontur eingearbeitet ist, die mit einem gehäuseseitigen, verschiebbar gelagerten und vorzugsweise federnd gegen die Rastierkontur vorgespanntem Rastierelement zur Rastierung der Schaltstange zumindest in der Neutralstellung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass an der Rastierkontur (N, 1, 2) zumindest ein den Verschiebeweg der Schaltstange (24) aus der Neutralstellung heraus begrenzender und mit dem Getriebegehäuse (22) mittelbar oder unmittelbar zusammenwirkender Anschlag (24b, 24c) vorgesehen ist. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beiderseits der Rastierkontur (N, 1, 2) den Verschiebeweg der Schaltstange (24) in beide Verschieberichtungen begrenzende Anschläge (24b, 24c) vorgesehen sind. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastierkontur Vertiefungen (1, 2) zur Rastierung von Gangstellungen der Schaltstange (24) aufweist und dass die Vertiefungen (1, 2) unmittelbar in die entgegengesetzt abragenden Anschläge (24b, 24c) übergehen. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (24b, 24c) an der Rastierkontur (N, 1, 2) der Schaltstange (24) mit dem Gehäuse (42a) des Rastierelementes (42) zusammenwirken, welches in das Getriebegehäuse (22) im Bereich der Rastierkontur (N, 1, 2) eingesetzt ist. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange (24) durch ein schienenförmiges Blechpressteil gebildet ist, an das ein die Rastierkontur (N, 1, 2) und die Anschläge (24b, 24c) aufweisender Blechabschnitt (24a) angeformt ist. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastierkontur (N, 1, 2) und die Anschläge (24b, 24c ) oberflächenverfestigt ausgeführt sind. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der die Rastierkontur (N, 1, 2) und die Anschläge (24b, 24c) tragende Blechabschnitt (24a) zwischen den in Querwänden (20, 30) des Getriebegehäuses (22) vorgesehenen Lagerstellen (32, 34) für die Schaltstange (24) an die Schaltstange (24) angeformt ist. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Schaltzahnräder tragenden Getriebewellen des Wechselgetriebes (12) in einer Querwand (20) des Getriebegehäuses (22) in axial und radial führenden Wälzlagern gelagert ist und dass die Rastierkontur (N, 1, 2) und die Anschläge (24b, 24c) der über die Schaltgabel (26) mit den Schaltzahnrädern zusammenwirkenden Schaltstange (24) und das Rastierelement (42) möglichst nahe an dieser Querwand (20) positioniert sind. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem automatisierten Schaltgetriebe (12) als Wechselgetriebe mit mehreren Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang alle Schaltstangen (24) mit einer Rastierkontur (N, 1, 2) und angeformten Anschlägen (24b, 24c) versehen und mit einem Rastierelement (42) zusammenwirken und dass die Schaltstangen (24) mittels elektrohydraulisch gesteuerten Gangstelleinheiten (16) betätigt sind.






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