AT520310B1 - Schalteinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung (30) mit einem Sperrsystem zum Verschalten von zumindest einer Eingangswelle (11) und zumindest einer Ausgangswelle (28) eines Getriebes (10) mit zumindest einem Vorwärtsgang (G1, G2, G3, G4, G5, G6), die über zumindest eine Kupplung (C1, C2, C3, C4, C5, C6) schaltbar sind, wobei die Schalteinrichtung (30) zumindest zwei jeweils durch einen Aktuatormotor (38a, 38b) verdrehbare Schaltwalzen (A, B) mit jeweils zumindest einer Schaltfläche (326, 328; 325, 327) für ein Führungselement (61, 81; 51, 71 ) aufweist. Die Schaltwalzen (A, B) weisen jeweils eine Parkbrems-Schaltfläche (319a, 319b) für ein Parkbrems-Führungselement (91) aufweisen, wobei die Parkbrems- Führungselemente (91a, 91b) mit einer Parksperrbetätigungseinrichtung (93) einer Parksperre (90) verbunden sind, wobei die Parkbrems-Führungselemente (91) bei überfahren der Parkbrems-Schaltflächen (319) gleichsinnig entgegen der Kraft einer in Sperrrichtung der Parksperre (90) wirkenden Sperrfeder (98) auf die Parksperrbetätigungseinrichtung (93) einwirken. Dies ermöglicht eine zuverlässige Aktivierung und Deaktivierung mit relativ kleinem Kraftaufwand.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung mit einem Sperrsystem zum Verschalten von zumindest einer Eingangswelle und zumindest einer Ausgangswelle eines Getriebes mit zumindest einem Vorwärtsgang, die über zumindest eine Kupplung schaltbar sind, wobei die Schalteinrichtung zumindest zwei jeweils durch einen Aktuatormotor verdrehbare Schaltwalzen mit jeweils zumindest einer Schaltfläche für ein Führungselement aufweist.

[0002] Derartige Sperrsysteme dienen dazu, die Zahnräder des Getriebes beim Parken gegen eine ungewollte Verdrehung zu sperren.

[0003] DE 19800880 A1 zeigt ein Getriebe mit einer zusätzlichen Schalteinrichtung. Durch diese zusätzliche Schalteinrichtung ist es möglich zwei Gänge gleichzeitig zu aktivieren. Durch diese Maßnahme wird eine Parkbremse realisiert, die das Getriebe derart sperrt.

[0004] Eine ähnliche Lösung ist in der EP 2 163 791 A1 gezeigt. Dabei sind zwei Aktuatoren vorgesehen, die von einer elektronischen Steuerung so angesteuert werden, dass sie jeweils einen Gang einlegen und somit das Getriebe sperren. Ein Nachteil besteht hierbei darin, dass diese Parksperre nicht energieunabhängig ist.

[0005] Aus der DE 20 20120 007 061 A1 ist eine Parksperranordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einem um eine erste Achse drehbar gelagerten Parksperrrad mit einer zwischen einer Sperrposition und einer Freigabeposition beweglich gelagerten Sperrklinke und mit einer die Parksperrklinke betätigenden Betätigungsanordnung bekannt, die um eine zweite Achse über einen Winkelbereich verdrehbar gelagert ist. Dabei weist der Winkelbereich einen ersten Winkelabschnitt auf, innerhalb dessen die Parksperrenklinke in einer Position gehalten wird. Die Betätigungsanordnung wird durch einen Elektromotor angetrieben.

[0006] Die DE 10 2012 012 673 A1 offenbart eine Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung mit einem Getriebe, das zumindest eine Getriebewelle und ein Getriebegehäuse aufweist. Zur formschlüssigen Arretierung eines Kraftfahrzeugstranges ist eine Parksperre vorgesehen, die ein drehfest auf der Getriebewelle angeordnetes Parksperrenrad und ein an dem Getriebegehäuse angebundenes Sperrelement aufweist, das zu einem formschlüssigen Eingriff in das Parksperren rad vorgesehen ist. Es ist eine Schaltaktuatorik vorgesehen, die zur Betätigung der Parksperre und des Getriebes eine einzige Schaltwalze aufweist.

[0007] Insbesondere beim Lösen der Parksperre sind mitunter relativ hohe Kräfte erforderlich, wenn die zusammenwirkenden Sperrelemente miteinander verspannt sind.

[0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein mit geringem konstruktivem Aufwand ein Sperrsystem und ein Getriebe bereitzustellen, das zuverlässig und mit relativ kleinem Kraftaufwand aktivierbar und deaktivierbar ist.

[0009] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schaltwalzen jeweils eine Parkbrems-Schaltfläche für ein Parkbrems-Führungselement aufweisen, wobei die Park-brems-Führungselemente mit einer Parksperrbetätigungseinrichtung einer Parksperre verbunden sind, wobei zum Öffnen der Parksperre die Parkbrems-Führungselemente bei überfahren der Parkbrems-Schaltflächen gleichsinnig entgegen der Kraft einer in Sperrrichtung der Parksperre wirkenden Sperrfeder auf die Parksperrbetätigungseinrichtung einwirken, und wobei das Sperren der Parksperre durch die Sperrfeder erfolgt und nur dann möglich ist, wenn beide Schaltwalzen eine Drehlage einnehmen, in welcher die Parkbrems-Schaltflächen die Parkbrems-Führungselemente entlasten.

[0010] Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass zumindest zwei erste Walzen jeweils eine Parkbrems-Schaltfläche für ein Parkbrems-Führungselement aufweisen, wobei die Parkbrems-Führungselemente mit einer Parksperrbetätigungseinrichtung einer Parksperre verbunden sind, wobei die Parkbrems-Führungselemente beim Überfahren der Parkbrems-Schaltflächen gleichsinnig entgegen der Kraft einer in Sperrrichtung der Parksperre wirkenden erste Sperrfeder auf die Parksperrbetätigungseinrichtung einwirken.

[0011] Auf diese Weise lassen sich mit einfachen Mitteln hohe Öffnungskräfte zum Lösen der Parksperre verwirklichen.

[0012] Parkbrems-Schaltfläche vorzugsweise ist vorgesehen, dass jede Parkbrems-Schaltfläche zumindest eine Rampenfläche mit einer in Richtung der Drehachse der Schaltwalze ausgeprägten Steigung aufweist.

[0013] Die Parksperre wird durch die Sperrfeder in die Sperrposition gebracht oder in dieser gehalten. Das Lösen der Parksperre erfolgt dagegen durch Verdrehen der Schaltwalzen, wobei rampenartige Erhebungen der Parkbrems-Schaltflächen der beiden ersten Schaltwalzen die Parkbetätigungseinrichtung entgegen der Sperrrichtung auslenken. Das Sperren der Parksperre ist dabei nur dann möglich, wenn beide erste Schaltwalzen eine Drehlage einnehmen, in welcher die Parkbrems-Schaltflächen die Parkbrems-Führungselemente entlasten und somit die Parksperrbetätigungseinrichtung durch die erste Sperrfeder in die Sperrposition gebracht wird.

[0014] Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht, vor, dass die Parksperre zumindest eine in ein Sperrglied formschlüssig eingreifbares Sperrelement aufweist, das zwischen einer Freigabestellung und einer Sperrsteilung schwenkbar oder verschiebbar gelagert ist, wobei das Sperrelement durch die Parksperrbetätigungseinrichtung in Richtung der Sperrsteilung auslenkbar ist. Das Sperrelement und das Sperrglied können dabei miteinander korrespondierende Kupplungsteile einer Klauenkupplung sein, welche formschlüssig miteinander verbunden werden können. Einer der beiden Teile, beispielsweise das Sperrglied, ist dabei drehtest mit einer Zwischenwelle des Getriebes, der andere Teil, beispielsweise das Sperrelement - gegen Verdrehen gesichert - im Gehäuse verschiebbar oder schwenkbar gelagert.

[0015] In der Sperrsteilung greifen Zahnspitzen der Sperrklaue in Zahnlücken des Sperrgliedes ein. Ein Aktivieren einer Parksperre wird mitunter in Drehlagen der Welle erschwert, bei denen Zahnspitzen der Sperrklaue und des Sperrgliedes einander gegenüberstehen. Somit kann die Sperrklaue nicht vollständig in die Sperrsteilung gebracht werden. Um ein Aktivieren der Parksperre zu erleichtern, kann deshalb in einer Weiterführung der Erfindung vorgesehen sein, dass im Wirkweg zwischen den Parkbrems-Führungselementen und der Sperrklaue zumindest ein längenelastisches Druckelement angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Druckelement einen Druckkörper aufweist, welcher entgegen der Kraft einer in Sperrrichtung wirkenden zweiten Sperrfeder auslenkbar ist. Vorzugsweise weist die erste Sperrfeder eine größere Federsteifigkeit auf, als die zweite Sperrfeder.

[0016] Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der in den nicht einschränkenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Darin zeigen schematisch: [0017] Fig. 1 ein automatisiertes Getriebe für eine Anwendung der erfindungsge mäßen Schalteinrichtung ohne dargestellte Schaltwalzen, [0018] Fig. 2 eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung, [0019] Fig. 3a) und 3b) ein Schaltprinzip dieser Schalteinrichtung, [0020] Fig. 4 die Parksperre aus Fig. 2 in einer ersten Betriebsstellung, [0021] Fig. 5 die Parksperre aus Fig. 2 in einer zweiten Betriebsstellung, und [0022] Fig. 6 die Parksperre aus Fig. 2 in einer dritten Betriebsstellung.

[0023] Fig. 1 zeigt ein automatisiertes Getriebe 10 für ein Kraftfahrzeug. Das Getriebe 10 weist eine Eingangswelle 11, auf, welche mit einer Antriebsmaschine 12 (beispielsweise einer Brennkraftmaschine) verbunden ist. Das dargestellte Getriebe 10 weist sieben Vorwärtsgänge G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7 und einen Rückwärtsgang GR auf, wobei die Eingangswelle 11 über eine erste Reibungskupplung C1 und eine zweite Reibungskupplung C2 eine Doppelkupplung 17 mit einer ersten Antriebswelle 13 oder einer zweiten Antriebswelle 14 verbunden werden können. Die beiden Reibungskupplungen C1, C2 der Doppelkupplung 17 sind im Ruhezustand geöffnet (normally open). Die erste Antriebswelle 13 ist in der als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Antriebswellen 14, geführt. Die Antriebswellen 13, 14 sind über die verschiedenen schaltbaren Gänge G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, GR und die Zwischenwellen 15, 16 mit dem Differential 27 antriebsverbindbar. Mit Bezugszeichen 28 sind Ausgangswellen des Getriebes 10 bezeichnet.

[0024] Die Kupplungen C3, C4, C5, C6 sind über die Schaltmuffen 56, 66, 76, 86 mittels der beispielsweise durch Schaltgabeln gebildeten Übertragungseinrichtungen 50, 60, 70, 80 der Schalteinrichtung 30 betätigbar.

[0025] Mit Bezugszeichen 29 ist ein Schwingungsdämpfer an der Eingangswelle 11 und mit Bezugszeichen 27 ein mit der Zwischenwelle 15 in Antriebsverbindung stehendes Differential bezeichnet.

[0026] Fig. 2 zeigt eine Schalteinrichtung 30, welche vorgesehen ist, um einerseits die Kupplungen C2, C3, C4 für den Gangwechsel und andererseits die Parksperre zu steuern. Die restlichen Teile des Getriebes 10 sind in Fig. 2 nicht dargestellt. Die Schalteinrichtung 30 weist eine erste Schaltwalze A und eine zweite Schaltwalze B auf. Die erste Schaltwalze A ist durch einen Aktuatormotor 38a um eine Drehachse 31a drehbar. Die um die Drehachse 32a drehbar gelagerte zweite Schaltwalze B ist parallel zur ersten Schaltwalze A neben und in einem Abstand zu dieser angeordnet. Jede der beiden Schaltwalzen A, B weist Gangwechsel-Schaltflächen 325, 326, 327, 328 und Parkbrems-Schaltflächen 319a, 319b auf, welche durch Schaltnocken 37a, 37b oder durch Schaltgassen 35a, 35b gebildet sein können.

[0027] Unter einer Schaltgasse wird eine in die Mantelfläche 31 d, 32d der ersten Schaltwalze A bzw. zweiten Schaltwalze B eingeformte Nut mit beidseitig gegenüberliegende Schaltflächen ausbildenden Seitenflächen verstanden, welche einen genau definierten Verlauf in Umfangsrichtung und axialer Richtung aufweisen. Unter einem Schaltnocken wird hier eine einseitige Formfläche, insbesondere an einer Stirnseite einer Schaltwalze A, B verstanden, welche eine Schaltfläche für ein Führungselement ausbildet.

[0028] Im vorliegenden Beispiel werden die Gangwechsel-Schaltflächen 325, 326, 327, 328 durch Schaltgassen 35a, 35b und die Parkbrems-Schaltflächen 319a, 319b durch Schaltnocken 37a, 37b gebildet.

[0029] Die erste Schaltwalze A weist eine Schaltgasse 35a mit Gangwechsel-Schaltflächen 326, 328 zur Führung je eines Gangwechsel-Führungselementes 61; 81 auf, welche auf Gangwechsel-Übertragungseinrichtungen 60, 80 zum Betätigen der Schalthülsen 66, 86 der Kupplungen C4, C6 einwirken. Die zweite Schaltwalze B weist eine Schaltgasse 35b mit Gangwechsel-Schaltflächen 325, 327 zur Führung je eines Gangwechsel-Führungselementes 51; 71 auf, welche auf Gangwechsel-Übertragungseinrichtungen 50, 70 zum Betätigen der Schalthülsen 56, 76 der Kupplungen C3, C5 einwirken.

[0030] Die erste Schaltwalze A weist ein durch einen Schaltnocken 37a gebildete erste Parkbrems-Schaltfläche für ein erstes Parkbrems-Führungselement und die zweite Schaltwalze B weist ein durch einen Schaltnocken gebildete zweite Parkbrems-Schaltfläche für ein zweites Parkbrems-Führungselement auf. Die beiden Parkbrems-Führungselemente 91a, 91b sind mit einer Parksperrbetätigungseinrichtung 93 einer Parksperre 90 verbunden. Die Parkbrems-Führungselemente 91 wirken beim Überfahren der Parkbrems-Schaltflächen 319 gleichsinnig entgegen der Kraft einer in Sperrrichtung der Parksperre 90 wirkenden Sperrfeder 98 auf die Parksperrbetätigungseinrichtung 93 ein. Auf diese Weise lassen sich mit einfachen Mitteln hohe Öffnungskräfte zum Lösen der Parksperre 90 verwirklichen.

[0031] Die Parksperre 90 weist ein in ein Sperrglied 99 formschlüssig eingreifbares Sperrelement 92 aufweist, das zwischen einer Freigabestellung und einer Sperrsteilung schwenkbar oder verschiebbar gelagert ist. Das Sperrelement 92 ist durch die Parksperrbetätigungseinrichtung 93 in Richtung der Sperrsteilung entgegen der Kraft einer Rückstellfeder F auslenkbar. Die Parksperrbetätigungseinrichtung 93 weist weiters im Wirkweg zwischen den Parkbrems-Führungselementen 91 und dem Sperrelement 92 zumindest ein längenelastisches Druckelement 95 mit einem kegeligen Druckkörper 96 und einer Druckfeder 97 auf. Das Druckelement 95 drückt das Sperrelement 92 elastisch gegen das Sperrglied 99 und ermöglicht, dass die

Parksperre 90 auch bei ungünstiger Position des Sperrgliedes 99 und des Sperrelementes 92 zueinander aktiviert werden kann.

[0032] Das Sperrelement 92 und das Sperrglied 99 können beispielsweise als zusammenwirkende Kupplungsteile einer Klauenkupplung ausgebildet sein. Das Sperrglied 99 kann dabei durch ein drehtest mit der Zwischenwelle 16 verbundenes erstes Klauen-Zahnrad gebildet sein, wie in Fig. 1 eingezeichnet ist. Das Sperrelement 92 kann durch ein auf der Zwischenwelle 16 axial verschiebbares, aber gegen Verdrehen gesichertes zweites Klauen-Zahnrad, durch eine im Gehäuse des Getriebes 10 schwenkbar gelagerte Sperrklinke 92a oder einen im Gehäuse verschiebbar gelagerten Sperrriegel gebildet sein, welche(r) in entsprechende Ausnehmungen 99a des Sperrgliedes 99 eingreift.

[0033] Die Parksperre 90 wird durch die erste Sperrfeder 98 in die Sperrposition gebracht oder in dieser gehalten. Das Lösen der Parksperre 90 erfolgt dagegen durch Verdrehen einer oder beider Schaltwalzen A, B, wobei rampenartige Verläufe RF der Parkbrems-Schaltflächen 319a, 319b der beiden ersten Schaltwalzen A, B die Parkbetätigungseinrichtung 93 entgegen der Sperrrichtung auslenken. Das Sperren der Parksperre 90 ist dabei nur dann möglich, wenn beide erste Schaltwalzen A, B eine Drehlage einnehmen, in welcher die Parkbrems-Schaltflächen 319a, 319b die Parkbrems-Führungselemente 91a, 91b entlasten und somit die Parksperrbetätigungseinrichtung 93 durch die erste Sperrfeder 98 in die Sperrposition gebracht wird. Durch gleichzeitiges Verdrehen beider Schaltwalzen A, B können besonders hohe Öffnungskräfte auf die Parksperrbetätigungseinrichtung 93 aufgebracht werden.

[0034] In den Fig. 4 bis 6 ist die Betätigung der Parksperre 90 durch die Schaltwalzen A, B im Detail dargestellt. Dabei zeigt Fig. 4 die Parksperre 90 im deaktivierten Zustand, wobei die Parksperrbetätigungseinrichtung 93 durch die Parkbrems-Schaltfläche 319a der ersten Schaltwalze A entgegen der Rückstellkraft der Sperrfeder 98 angehoben ist. Die Fig. 5 und 6 zeigen die Parksperre 90 im aktivierten Zustand, wobei die Parksperrbetätigungseinrichtung 93 durch die Parkbrems-Schaltflächen 319a, 319b entlastet ist und somit durch die Sperrfeder 98 in Richtung der Sperrsteilung gedrückt wird. In Fig. 5 kommt die Sperrklinke 92a des Sperrelementes 92 aber auf einem Zahn 99b des Sperrgliedes 99 zu liegen und kann daher noch nicht in die Ausnehmung 99a eingreifen - Das Druckelement 95 wird dadurch elastisch zusammengedrückt, wobei der Druckkörper 96 durch die Druckfeder 97 auf das Sperrelement 92 gepresst wird. Erst wenn sich das Sperrglied 99 mit der Zwischenwelle 16 etwas weiterdreht, kann die Sperrklinke 92a in die Ausnehmung 99a des Sperrgliedes 99 eingreifen, wodurch die Parksperre 90 sich nun in der Sperrsteilung P befindet.

[0035] In den Fig. 3a) und 3b) sind jeweils die Schaltstellungen der ersten Schaltwalze A und der zweiten Schaltwalze B der in Fig. 2 gezeigten Schalteinrichtung 30 dargestellt.

[0036] Die Führungselemente 51,61,71,81,91 können durch Führungsrollen, Führungszapfen oder Kulissensteine gebildet sein, wobei diese im Kontaktbereich mit der korrespondierenden Schaltfläche 325, 326, 327, 328, 329 zylindrisch oder sphärisch geformt sein können.

[0037] Mit der in Fig. 2 dargestellten Schalteinrichtung lassen sich bei dem in Fig. 1 gezeigten Getriebe 10 folgende Schaltungen realisieren:

[0038] Dabei sind in den Spalten „A“, „B“ die in Fig. 3 eingezeichneten Schaltpositionen S31, S32, T31, T32 der ersten Schaltwalze A und der zweiten Schaltwalzen B eingetragen. „X“ bedeutet jeweils eine aktivierte (geschlossene) Kupplungsstellung der Reibungskupplungen C1, C2. Mit „L“ sind - unter Bezug auf Fig. 1 - die linken Positionen und mit „R“ die rechten Positionen der entsprechenden Schalthülsen 56, 66, 76, 86 der Kupplungen C3, C4, C5, C6 bezeichnet. „Enabled“ bedeutet, dass die Parksperre 90 aktiviert werden kann, „Disabled“ bedeutet, dass ein Aktivieren der Parksperre 90 nicht möglich ist.

Claims (6)

1. Patentansprüche

   1. Schalteinrichtung (30) mit einem Sperrsystem zum Verschalten von zumindest einer Eingangswelle (11) und zumindest einer Ausgangswelle (28) eines Getriebes (10) mit zumindest einem Vorwärtsgang (G1, G2, G3, G4, G5, G6), die über zumindest eine Kupplung (C1, C2, C3, C4, C5, C6) schaltbar sind, wobei die Schalteinrichtung (30) zumindest zwei jeweils durch einen Aktuatormotor (38a, 38b) verdrehbare Schaltwalzen (A, B) mit jeweils zumindest einer Schaltfläche (326, 328; 325, 327) für ein Führungselement (61, 81; 51, 71) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwalzen (A, B) jeweils eine Parkbrems-Schaltfläche (319a, 319b) für ein Parkbrems-Führungselement (91) aufweisen, wobei die Parkbrems-Führungselemente (91a, 91b) mit einer Parksperrbetätigungseinrichtung (93) einer Parksperre (90) verbunden sind, wobei zum Öffnen der Parksperre (90) die Parkbrems-Führungselemente (91) bei Überfahren der Parkbrems-Schaltflächen (319a, 319b) gleichsinnig entgegen der Kraft einer in Sperrrichtung der Parksperre (90) wirkenden Sperrfeder (98) auf die Parksperrbetätigungseinrichtung (93) einwirken, und wobei das Sperren der Parksperre (90) durch die Sperrfeder (98) erfolgt und nur dann möglich ist, wenn beide Schaltwalzen (A, B) eine Drehlage einnehmen, in welcher die Parkbrems-Schaltflächen (319a, 319b) die Parkbrems-Führungselemente (91a, 91b) entlasten.
2. 2. Schalteinrichtung (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Parkbrems-Schaltfläche (319a, 319b) zumindest eine Rampenfläche (RF) mit einer in Richtung der Drehachse (31a, 32a) der Schaltwalze (A, B) ausgeprägten Steigung aufweist.
3. 3. Schalteinrichtung (30) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Parksperre (20) zumindest ein in ein Sperrglied (99) formschlüssig eingreifbares Sperrelement (92) aufweist, das zwischen einer Freigabestellung und einer Sperrsteilung schwenkbar oder verschiebbar gelagert ist, wobei das Sperrelement (92) durch die Parksperrbetätigungseinrichtung (93) in Richtung der Sperrsteilung auslenkbar ist.
4. 4. Schalteinrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Parksperrbetätigungseinrichtung (93) im Wirkweg zwischen den Parkbrems-Führungs-elementen (91a, 91b) und dem Sperrelement (92) zumindest ein längenelastisches Druckelement (95) aufweist.
5. 5. Schalteinrichtung (30) nach einem der Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (95) einen Druckkörper (96) aufweist, welcher entgegen der Kraft einer in Sperrrichtung wirkenden Druckfeder (98) auslenkbar ist.
6. 6. Schalteinrichtung (30) nach einem der Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrfeder (98) eine größere Federsteifigkeit aufweist als die Druckfeder (97). Hierzu 2 Blatt Zeichnungen