DE10106419A1 - Getriebe - Google Patents

Abstract

Bei einem automatischen Gangschaltgetriebe ist eine Wählgasse vorgesehen, in der der erste Gang und der Rückwärtsgang liegen. Auf diese Weise kann eine versehentliche Schaltung in den ersten Gang an Stelle des Rückwärtsgang und umgekehrt in einfacher Weise vermieden werden, indem beispielsweise ein eine Schaltung herbeiführender Elektromotor bei erwünschtem Anfahren in Vorwärtsrichtung mit einer Polarität und bei erwünschtem Anfahren in Rückwärtsrichtung mit entgegengesetzter Polarität betrieben wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten eines automatisierten Gangschaltgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie des An­ spruchs 2.

Automatisierte Gangschaltgetriebe werden in modernen Kraftfahrzeugen zu­ nehmend eingesetzt. Solche Getriebe bieten weitgehend den Komfort konven­ tioneller automatischer Getriebe, beispielsweise mit Wandlerkupplung arbeiten­ der Planetengetriebe. Gegenüber diesen Getrieben haben automatisierte Schaltgetriebe den Vorteil geringeren Verbrauches und niedrigerer Kosten. Des weiteren lassen sich herkömmliche Schaltgetriebe automatisierten, indem ein Schaltglied eines solchen Getriebes mit den notwendigen Aktoren und einer elektronischen Steuerung zur Steuerung dieser Aktoren ausgerüstet wird.

Eine wichtige Randbedingung für solche automatisierte Schaltgetriebe ist eine sichere Gangerkennung und eine absolute Verwechslungssicherheit zwischen Vorwärts- und Rückwärtsgang, da eine solche Verwechslung naturgemäß fatale Folgen haben kann.

Fig. 6 zeigt beispielhaft wesentliche Elemente der Betätigung eines Hand­ schaltgetriebes. Das nicht dargestellte Handschaltgetriebe weist Schaltgabeln 2 auf, die über mit ihnen verbundene, in getriebegehäusefesten Führungen 4 ge­ führte Schaltstangen 6 die den einzelnen Gängen zugeordneten Zahnräder des Getriebes in Eingriff und außer Eingriff bringen. Zur Betätigung der Schaltgabel 2 dient ein insgesamt mit 8 bezeichnetes Schaltglied, das eine Schaltwelle 10 aufweist, von der ein Schaltfinger 12 vorsteht, der in die Ausnehmung der ins­ gesamt U-förmig ausgebildeten Schaltgabeln 2 eingreift.

Die Schaltwelle 10 weist zwei Ansätze 14 und 16 auf, wobei der Ansatz 14 mit einer senkrecht zur Achse der Schaltwelle 10 verlaufenden Verzahnung verse­ hen ist und der Ansatz 16 eine achsparallel verlaufende Verzahnung aufweist. Mit den Verzahnungen der Ansätze 14 und 16 kämmt jeweils ein Ritzel eines Elektromotors 18 beziehungsweise 20. Die Elektromotoren 18 und 20 sind mit einem Steuergerät 22 verbunden, das Eingänge 24 aufweist, denen für den Betrieb des Getriebes sowie einer nicht dargestellte Kopplung, die beispielswei­ se ebenfalls elektromotorisch betätigt ist, relevante Signale zugeführt werden. Einer der Eingänge 24 ist mit einem Fahrpedal 26 verbunden, das den Lei­ stungswunsch des Fahrers angibt. Aufbau und Funktion einer solchen Steuer- bzw. Betätigungseinrichtung sind an sich bekannt und werden daher nicht er­ läutert. Wenn die Schaltwelle 10 in senkrechter Richtung (Doppelpfeil W) vom Elektromotor 18 bewegt wird, bewegt sich der Schaltfinger 12 von einer Schalt­ gabel zur anderen bzw. in einer Wählgasse, wohingegen bei einer Verdrehung der Schaltwelle 10 (Doppelpfeil S) die jeweilige Schaltgabel zum Schalten eines Ganges verschoben wird.

Fig. 7 zeigt ein typisches Schaltschema. Es sind vier Schaltgassen SG vorge­ sehen, die von einer Wählgasse WG ausgehen. Die gem. Fig. 7 linke Schalt­ gasse dient nur der Schaltung des Rückwärtsgangs R; die sich anschließende Schaltgasse dient zum Schalten des ersten und zweiten Vorwärtsgangs usw. Dadurch, daß der normalerweise als Anfahrgang benutzte erste Gang und der Rückwärtsgang nebeneinander liegen und in gleicher Richtung geschaltet wer­ den, besteht die Gefahr, daß bei einer nicht absolut sicheren Erkennung der Position des Schaltfingers 12 innerhalb der Wählgasse WG versehentlich in den Rückwärtsgang und nicht in den ersten Gang oder umgekehrt geschaltet wird. Dies kann naturgemäß beim Losfahren aus dem Stillstand gravierende Folgen haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß eine hohe Sicherheit gegenüber einer verse­ hentlichen Schaltung bzw. Verwechslung des ersten Ganges mit dem Rück­ wärtsgang erzielt wird. Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der Art auszubilden, daß eine komfortable Schaltung in den ersten Gang oder den Rückwärtsgang möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. des Anspru­ ches 2 gelöst. Dadurch, daß erfindungsgemäß der erste Gang und der Rück­ wärtsgang in einer gemeinsamen Schaltgasse liegen, kann durch sehr einfache Maßnahmen im Antrieb für die Bewegung des Schaltgliedes in Richtung einer Schaltgasse die Schaltung sehr sicher gestaltet werden. Beispielsweise kann der Antrieb, ausgehend vom in der Wählgasse befindlichem Schaltglied bei ei­ ner Schaltung in die eine oder die andere Richtung einer Schaltgasse insge­ samt umgesteuert werden, wobei diese Umsteuerung im Steuergerät durch entsprechende Algorithmen abgesichert ist. Auswirkungen von Ausfällen von Sensoren zur Erkennung der Stellung des Schaltgliedes (in Fig. 6 nicht darge­ stellt) oder von Fehljustierungen oder bei Zählfehlern bezüglich der Stellung von Schrittschaltmotoren sind auf diese Weise weitgehend ausgeschaltet. Der An­ trieb muß nicht, wie in Fig. 6 dargestellt, elektrisch sein, sondern kann hydrau­ lisch, pneumatisch, elektromagnetisch oder sonstwie erfolgen.

Das Merkmal des Anspruchs 3 offenbart eine vorteilhafte Ausführungsvariante.

Mit dem Merkmal des Anspruchs 4 ist ein solcher Antrieb in besonders einfa­ cher Weise umstellbar, indem ein Elektromotor, beispielsweise der Elektromotor 20 gem. Fig. 6, ausgehend von einer Mittelstellung des Schaltgliedes in der Wählgasse in die eine Richtung einer Schaltgasse mit einer Polarität und in die andere Richtung der Schaltgasse mit der anderen Polarität betrieben wird.

Vorteilhaft kann aber auch ein Antrieb in hydraulischer, pneumatischer oder elektromotorischer Art vorgesehen sein.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 6 wird der Vorteil erzielt, daß auch ein An­ fahren aus dem zweiten Gangs heraus bzw. ein versehentliches Einlegen des zweiten Ganges abgesichert ist.

Der Anspruch 7 und der Anspruch 8 sind jeweils auf eine Ausführung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung gerichtet, mit der ein "Kratzen" des Getriebes ver­ hindert wird, wenn bei stillstehendem Fahrzeug und offener Kupplung aufgrund von in der Kupplungsübertragung bestehender Reibung die Eingangswelle des Getriebes nicht vollständig zum Stillstand kommt.

Die Ansprüche 9 bis 13 sind auf vorteilhafte Ausführungsformen der Bremsein­ richtung gemäß dem Anspruch 7 oder Anspruch 8 gerichtet.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 14 wird eine zusätzliche Absicherung ge­ genüber einem versehentlichen Schalten in einen Anfahrgang erzielt.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Bremsen der Eingangs­ welle eines Schaltgetriebes, insbesondere eines automatisierten Schaltgetrie­ bes eines Fahrtzeuges.

Automatisierte Schaltgetriebe (ASG) finden zunehmenden Eingang in moderne Kraftfahrzeuge. Gegenüber konventionellen Automatgetrieben, die mit Plane­ tensätzen und Drehmomentwandlern arbeiten, haben sie den Vorteil geringeren Verbrauches und niedrigerer Kosten. Der mit automatisierten Schaltgetrieben erzielte Fahrkomfort steht dem mit herkömmlichen Automatgetrieben erzielten Komfort nicht nach.

Wenn ein mit einem solchen automatisierten Schaltgetriebe ausgerüstetes Fahrzeug beispielsweise abbremst, wird die Kupplung des Fahrzeuges auto­ matisiert betätigt und spätestens geöffnet, wenn die Brennkraftmaschine mit Leerlaufdrehzahl läuft. Wenn das Getriebe zusätzlich in den Nullgang, wie Neutralstellung, geschaltet ist, ist die Eingangswelle weder mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine noch mit der Ausgangswelle des Getriebes gekoppelt und kann frei drehen. Aufgrund der Trägheit der Kupplungsscheibe der Kupp­ lung benötigt die Eingangswelle unter Umständen mehrere Sekunden, bis sie schließlich aufgrund von Lagerreibungen zum Stillstand kommt. In manchen Fällen öffnet die Kupplung nicht vollständig, so daß ein verbleibendes Rest­ drehmoment die Eingangswelle auf der Drehzahl der Kurbelwelle hält.

Damit der erste Gang oder der Rückwärtsgang oder eine sonstiger Anfahrgang eingelegt werden kann, muß bei stillstehendem Fahrzeug die Eingangswelle stillstehen, damit es zu keinen unkomfortablen Kratzgeräusche oder zu Be­ schädigungen der Klauenkupplung kommt. Dazu ist bekannt, an den Zahnrä­ dern des ersten Ganges und des Rückwärtsgangs Sperrsynchronisierungen anzubringen, die vor dem Einlegen des Ganges die Drehzahlen von Eingangs­ welle und Ausgangswelle synchronisieren. Solche Synchronisierungen benöti­ gen Bauraum und verursachen Kosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Abhilfe für das vorgenannte Problem zu schaffen, das heißt ein Schaltgetriebe zu schaffen, das ohne Sperrsynchro­ nisierungen bzw. Synchronisierungen zumindest der Anfahrgänge auskommt.

Diese Aufgabe wird mit dem Merkmal des Anspruchs 15 gelöst.

Erfindungsgemäß ist das Schaltgetriebe mit einer Bremseinrichtung ausgerü­ stet, die die Eingangswelle abbremst, sobald ihre Drehzahl einen vorbestimm­ ten Wert unterschreitet.

Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildun­ gen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gerichtet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen bei­ spielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert. In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßes Schaltschema,

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Ablaufes eines Anfahrvor­ gangs,

Fig. 3 ein Schaltschema mit Angabe des Ortes einer Bremsaktivierung,

Fig. 4 ein gegenüber Fig. 3 abgeändertes Schaltschema,

Fig. 5 eine Bremseinrichtung,

Fig. 6 eine Schema einer Bestätigungseinrichtung,

Fig. 7 ein an sich bekanntes Schaltschema,

Fig. 8 einen Teilschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Brem­ seinrichtung;

Fig. 9 einen Teilschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform einer Bremseinrichtung,

Fig. 10 Kennlinien zur Erläuterung der Funktionsweise der Bremseinrich­ tung und

Fig. 11 ein Schema eines an sich bekannten automatisierten Schaltge­ triebes.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäß in der bereits beschriebenen Betätigungsvor­ richtung gem. Fig. 6 verwendetes Schaltschema. Wie ersichtlich, liegen der erste Gang und der Rückwärtsgang in einer gemeinsamen Schaltgasse SG. Neben der gem. Fig. 1 linken Schaltgasse, in der der erste Gang und der Rückwärtsgang liegen, befindet sich eine zweite Schaltgasse, in der neben dem ersten Gang der zweite Gang angeordnet ist.

Mit dieser Anordnung, in der die beiden wesentlichen Anfahrgänge in einer ge­ meinsamen Schaltgasse liegen, wird es möglich, nur durch die Polarität, mit der der Elektromotor, der die Bewegung des Schaltgliedes in Richtung einer Schaltgasse bestimmt, zu bestimmen, welcher der beiden Gänge schaltbar ist. Wenn sich der Schaltfinger 12 gem. Fig. 6 in der Neutralstellung, d. h. in der Wählgasse befindet, kann der erste Gang nur geschaltet werden, wenn der Elektromotor 16 mit einer Spannung der einen Polarität betrieben wird, wohin­ gegen der Rückwärtsgang nur schaltbar ist, wenn der Elektromotor 16 mit der entgegengesetzten Polarität betrieben wird. Eine Schaltung in den zweiten Gang, bei der das Schaltglied in Richtung einer Wählgasse in gleicher Richtung bewegt wird wie beim Schaltern des ersten Ganges, ist entsprechend abgesi­ chert, so daß auch eine versehentliche Schaltung in den zweiten Gang, der bei­ spielsweise bei einem Winterprogramm als Anfahrgang benutzt werden kann, abgesichert ist.

Wie in Fig. 1 dargestellt, können weitere Schaltgassen (gestrichelt) vorgesehen sein.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung bzw. Zuordnung der Schaltgassen wird gegenüber herkömmlichen Anordnungen ein erheblicher Sicherheitsgewinn be­ züglich versehentlichen Anfahrens in einem unbeabsichtigten Gang erzielt.

Fig. 2 zeigt ein Flußbild eines Anfahrvorgangs. Der Anfangvorgang beginnt da­ mit, daß im Schritt 40 festgestellt wird, daß das Fahrzeug steht. Im Schritt 42 wird dann festgestellt, ob in Vorwärts- oder Rückwärts-Richtung losgefahren werden soll. Der Fahrer signalisiert dies durch Betätigung eines entsprechen­ den Wählhebels. Ist die Feststellung nicht eindeutig, so kehrt der Algorithmus zurück und wiederholt den Schritt 42. Wird eindeutig festgestellt, in welchem Gang angefahren werden soll (Schritte 44 und ggf. 46), so wird bei ge­ wünschtem Gang 1 oder R im Schritt 48 das Schaltglied innerhalb der Wähl­ gasse in die Stellung bewegt, die der Schaltgasse 1/R entspricht oder, wenn beispielsweise in einem Winterprogramm festgelegt ist, daß im zweiten Gang angefahren werden soll, wird das Schaltglied im Schritt 50 in die Schaltgasse bewegt, in der sich der zweite Gang befindet. Anschließend wird entsprechend im Schritt 50 bzw. 52 durch Beaufschlagen des zugehörigen Elektromotors mit Spannung bzw. Strom entsprechender Polarität der Rückwärtsgang oder der erste bzw. zweite Gang geschaltet. Wenn im Schritt 54 durch ein Endan­ schlagssignal festgestellt wird, daß das entsprechende Schaltglied seinen Endanschlag bzw. seine Endstellung erreicht hat und der Gang geschaltet ist, wird im Schritt 56 die Kupplung (nicht dargestellt) in Abhängigkeit insbesondere von der Betätigung des Fahrpedal 26 geschlossen, so daß das Anfahren er­ folgt. Wird im Schritt 54 kein Endanschlag erfaßt und somit nicht festgestellt, daß ein Gang geschaltet ist, geht das Programm in einen Notlauf und/oder in­ formiert über den Fehler.

Es versteht sich, daß das Programm gem. Fig. 2 in vielerlei Weise abgeändert werden kann. Beispielsweise kann vor den Schaltschritten 50 oder 52 zusätz­ lich festgestellt werden, ob ein Bremspedal betätigte ist, so daß sichergestellt ist, daß sich das Fahrzeug nicht plötzlich unbeabsichtigt in Bewegung setzt. Diese Betätigung des Bremspedals (in Fig. 6 gestrichelt eingezeichnet) kann auch bereits im Schritt oder vor dem Schritt 42 überprüft werden, wobei dem Fahrer gegebenenfalls signalisiert wird, daß eine Betätigung des Bremspedals erforderlich ist, um die weiteren Vorgänge auszulösen.

Ein weiteres Problem, das sich bei mit laufendem Motor stillstehendem Fahr­ zeug stellt, liegt darin, daß trotz geöffneter Kupplung die Eingangswelle des Getriebes nicht vollständig stillsteht. Dies führte dazu, daß beim Einlegen eines Ganges unkomfortablen Kratzgeräusche auftreten. Zur Vermeidung können entsprechende Synchronisierungen der Anfahrgänge vorgesehen werden, was teuer ist. Anhand der Fig. 3 bis 5 wird eine vorteilhafte Abhilfemaßnahme für dieses Problem erläutert:
In Fig. 3 ist mit 60 ein Endbereich bzw. Übergangsbereich bezeichnet, in dem die Wählgasse WG in die Schaltgasse SG übergeht, in der der erste Gang und der Rückwärtsgang liegen. Anhand der Fig. 5 wird weiter unten eine Bremsein­ richtung beschriebenen, die aktiviert wird, wenn das Schaltglied in den Endbe­ reich 60 bewegt wird. Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführung eines Schalt­ schemas, bei der sich in der linken Schaltgasse der erste und der zweite Gang gegenüberliegen und deren Endbereich 60 dort ausgebildet ist, wo die Wähl­ gasse WG in diese Schaltgasse SG übergeht.

In Fig. 5 ist in Seitenansicht das Schaltglied 8 (Fig. 6) gezeigt, wobei der an der Schaltwelle 10 ausgebildete Schaltfinger 12 in die Schaltgabel 2 eingreift, die gem. Fig. 3 die Gänge 1/R bzw. gem. Fig. 4 die Gänge 1/2 schaltet. Am Ge­ häuse 62 des Getriebes ist ein Bremshebel 64 gelagert, der von einer Feder 66 unter elastischer Vorspannung in Anlage an die Schaltgabel 2 gedrückt wird. Mit 68 ist die Getriebeeingangswelle bezeichnet. 70 bezeichnet eine in Fig. 6 nicht dargestellte, mit der Schaltgabel 2 über die zugehörige Schaltstange ver­ bundene Schaltgabel, über die im Inneren des Getriebes die Verschiebung des bzw. der jeweiligen Zahnräder erfolgt.

Die Funktion der beschriebenen Anordnung ist folgende:
Wenn das Schaltglied 8 an das Ende der Wählgasse bewegt wird (gem. Fig. 5 nach unten gedrückt wird), gelangt es in den Endbereich 60 (Fig. 3 bzw. 4) und bringt den Bremshebel 64 in Anlage an die Getriebeeingangswelle 68, so daß diese gebremst wird. Mit oder nach dem Einrücken des jeweiligen Ganges ge­ langt der Finger 12 in eine Position, die der in Fig. 5 dargestellten entspricht, wodurch der Bremshebel 64 unter Wirkung der Feder 66 von der Welle 68 frei­ kommt, so daß diese sich beim Anfahren bzw. Schließen der Kupplung normal drehen kann.

Es versteht sich, daß für eine gezielte Betätigung des Bremshebels 60 entspre­ chende Nockenflächen bzw. Formflächen vorgesehen sein können. Des weite­ ren versteht sich, daß die Betätigung des Bremshebels 64 nicht unmittelbar mechanisch mittels des Schaltgliedes erfolgen muß, sondern daß ein Sensor zum Sensieren der Stellung des Fingers 12 vorgesehen sein kann, der eine Bremseinrichtung zum Anhalten der Eingangswelle 68 entsprechend betätigt.

Der in Fig. 3 dargestellte kurze Abstand zwischen der Position, in der die Brem­ se betätigt wird, und der Position, in der der erste Gang eingelegt ist, ist vorteil­ haft, weil die Zeitspanne zum Betätigen der Bremse bis zum Einlegen des er­ sten Ganges dadurch sehr kurz gehalten werden kann. Der Bereich, in dem die Eingangswellenbremse betätigt wird, kann über die Grenze der Neutralgasse bzw. in Wählgasse hinaus bis in die Schaftgassen hineinreichen.

Es versteht sich, daß die Schaltverzahnung der Anfahrgänge eine Anspitzung besitzen muß, damit nicht die Gefahr besteht, daß der betreffenden Gang trotz Stillstandes der Getriebeeingangswelle nicht eingelegt werden kann.

Die Erfindung ist für alle Arten von automatisierten Schaltgetrieben einsetzbar, wobei diese Schaltgetriebe mit oder ohne Zugkraftunterbrechung arbeiten kön­ nen. Weiter kann die Erfindung an bestehenden Schaltgetrieben nachgerüstet werden.

In Fig. 8 ist die Achse der Eingangswelle 106 gestrichelt eingezeichnet; Fig. 8 stellt somit die obere Hälfte einer insgesamt rotationssymmetrischen Anord­ nung dar. Die Eingangswelle 106 ist in einem Lager 122 im Getriebegehäuse 124 gelagert. An dem Getriebegehäuse 124 ist eine ringförmige Bremsfläche 126 ausgebildet. Die Bremse kann mit der Eingangswelle 106 verbunden sein oder mit dieser drehgekoppelt sein, wie beispielsweise über eine Getriebestufe oder eine sonstige Verbindung.

Die Eingangswelle 106 weist eine ringförmige Ausnehmung bzw. einen Bund auf, der mit einer Außenverzahnung 128 ausgebildet ist, in die um den Umfang der Eingangswelle 106 herum angeordnete, hebelförmige Fliehkraftelemente 130 eingreifen. Die Fliehkraftelemente 130 werden von einem Federring 132 umspannt und sind derart ausgebildet, daß sie insgesamt eine innere Ringflä­ che 134 bilden, und unter Wirkung des Federrings 132 in elastische Anlage an die Bremsfläche 126 vorgespannt sind. Weiter werden die Fliehkraftelemente 130 von einem Anschlagring 136 umspannt, wobei in der in Fig. 8 dargestell­ ten Stellung der Fliehkraftelemente 130 ein Spiel zwischen dem Anschlagring 136 und den Fliehkraftelementen 130 vorhanden ist.

Die Funktion der geschilderten Bauteile ist folgende:
Fig. 8 zeigt die Position der Fliehkraftelemente 130 bei still stehender Ein­ gangswelle 106. Wenn sich die Eingangswelle 106 mit zunehmender Drehzahl dreht, schwenken die Fliehkraftelemente 130 aufgrund ihrer trägen Masse infol­ ge der Zentrifugalkraft um ihre Eingriffsstellen mit der Außenverzahnung 128 herum, die bezüglich der Drehung der Eingangswelle 106 eine drehfeste Ver­ bindung zwischen den Fliehkraftelementen 130 und der Eingangswelle 106 be­ wirkt, nach außen gegen die Vorspannkraft des Federrings 132, so daß die Anlageflächen der Fliehkraftelemente 130 beziehungsweise die Ringfläche 134 von der ortsfesten Bremsfläche 126 freikommt und die Eingangswelle frei dre­ hen kann. Mit weiterer zunehmender Drehzahl der Eingangswelle 106 wird die auf die Fliehkraftelemente 130 wirkende Zentrifugalkraft von dem Anschlagring 136 aufgenommen, der in Anlage an den Boden von in den Fliehkraftelementen 130 ausgebildeten Nuten kommt. Es versteht sich, daß die Ringe 132 und 166 mit der Eingangswelle 106 umlaufen.

Fig. 10 zeigt die Kräfte- bzw. die Momentverhältnisse. Im oberen Diagramm, dessen Abszisse die Drehzahl n der Eingangswelle 106 darstellt und dessen Ordinate eine Kraft F darstellt, gibt die Kurve I die Zentrifugalkraft F_zentrifugal an, in die in Abhängigkeit von n auf die Fliehkraftelemente 130 wirkt. Die Kurve II gebt die Kraft F_Feder an, die der Federring 132 einer Verformung entgegenge­ setzt. F₀ ist dabei in die Vorspannkraft, mit der der Federring 132 die Fliehkraf­ telemente 130 in Anlage an die Bremsfläche 126 drückt, wenn sich die Ein­ gangswelle 106 in Ruhe befindet. Die senkrechte gestrichelte Linie gibt die Leerlaufdrehzahl n_Leerlauf der Brennkraftmaschine an.

Wie ersichtlich, überwindet die auf die Fliehkraftelemente 130 wirkende Zentri­ fugalkraft oberhalb der Leerlaufdrehzahl die Federkraft, so daß die Fliehkrafte­ lementen bei Drehzahlen oberhalb der Leerlaufdrehzahl von der Bremsfläche 126 freikommen. Die untere Kurve III der Fig. 9 gibt das Bremsmoment M_Bremse an, das in Abhängigkeit von der Drehzahl n auf die Eingangswelle 106 wirkt. M₀ ist das bei stillstehender Eingangswelle 106 wirkende Bremsmoment, das mit zunehmender Drehzahl der Eingangswelle abnimmt und oberhalb der Leerlauf­ drehzahl schließlich zu Null wird.

Es versteht sich, daß das Bremsmoment M₀ derart ist, daß es von dem von der Brennkraftmaschine her wirkenden Anfahrmoment ohne weiteres überwunden wird, wenn die Kupplung beim Anfahren greift.

Fig. 9 zeigt eine gegenüber Fig. 8 abgeänderte Ausführungsform.

Gemäß Fig. 9 ist ein Tellerfederring 138 über die Verzahnung 128 in drehfe­ stem Eingriff mit der Eingangswelle 106. Der Tellerfederring 138 ist radial innen derart umgebogen, daß er eine Ringnut 140 bildet, in der Massekörper 142, beispielsweise Kugeln, angeordnet sind. Mit dem radial äußeren Umfangsbe­ reich des Tellerfederrings 138 ist ein Blechformring 144 starr verbunden, der derart geformt ist, daß er eine der Bremsfläche 126 gegenüberliegende Ringflä­ che 146 bildet und zur Ringnut 140 hin mit einer konischen Fläche 148 endet. Eine etwa radial gerichtete Stirnfläche 150 der Eingangswelle 106 bildet eine Anschlagfläche für den Federring 132.

Die Funktion der Anordnung gemäß Fig. 9 entspricht der der Fig. 8. Bei still stehender Eingangswelle 106 wird die Ringfläche 146 infolge der Elastizität des Tellerfederrings 138 in Anlage an die Bremsfläche 126 gedrückt. Mit zuneh­ mender Drehzahl der Eingangswelle 106 bewegen sich die Massekörper 142 infolge der Zentrifugalkraft radial nach außen und nehmen dabei den Blech­ formring 144 mit, wodurch sich der Tellerfederring 138 gegen seine Elastizität verformt und die Ringfläche 146 von der Bremsfläche 126 freikommt. Bei weiter zunehmender Drehzahl gelangt der untere Bereich des Tellerfederrings 138 in Anlage an die Stirnfläche der Eingangswelle 106, die auf diese Weise einen Anschlag für den Tellerfederring 138 bildet.

Es versteht sich, das die Ringfläche 146 beziehungsweise vorzugsweise die Bremsfläche 126 mit einem Bremsbelag versehen sein kann.

Die Ausführungsformen gemäß den Fig. 8 und 9, die hinsichtlich konstruktiver Details in vielfältiger Weise abgeändert werden können, arbeiten rein mecha­ nisch aufgrund von Zentrifugalkräften. Es versteht sich, daß die Bremseinrich­ tung auch derart ausgebildet sein kann, daß die Drehzahl der Eingangswelle 106 mittels eines Sensors elektronisch erfaßt wird und in Abhängigkeit von der Drehzahl der Eingangswelle 106 eine Bremse für die Eingangswelle mittels ei­ nes Aktors angesteuert werden kann. In Weiterbildung kann eine solche Ein­ richtung derart ausgebildet werden, daß auch die Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes erfaßt wird und die Bremse für die Eingangswelle zweckentspre­ chend betätigt wird.

Die Kupplung 104 (Fig. 11) muß nicht eine mechanische Reibkupplung sein, sondern kann als hydraulischer Wandler oder sonstwie ausgebildet sein. Die Bremsfläche 126 muß nicht notwendigerweise an einem ortsfesten Bauteil, bei­ spielsweise am Getriebegehäuse ausgebildet sein, sondern kann mit einem Bauteil verbunden sein, das in jedem Falle langsamer dreht als in die Ein­ gangswelle, beispielsweise der Ausgangswelle.

Mit der Erfindung werden Synchronisierungen der Anfahrgängen zugeordneten Zahnräder überflüssig, so daß das Getriebe kompakt und kostengünstig und mit einfachen Schalterelementen ausgebildet werden kann.

Ein weiterer Vorteil, der mit der Erfindung erzielt wird, liegt darin, daß bei ein­ gelegtem Gang und offener Kupplung bei Stillstand des Fahrzeugs eine auto­ matische Rollsperre geschaffen ist, die verhindert, daß das Fahrzeug sich aus dem Stillstand heraus unbeabsichtigt nach vorwärts oder rückwärts in Bewe­ gung setzt.

Fig. 11 zeigt ein Schema eines automatisierten Schaltgetriebes.

Eine Brennkraftmaschine 102 ist über eine Kupplung 104 mit der Eingangswelle 106 eines insgesamt mit 108 bezeichneten Schaltgetriebes verbunden, dessen Ausgangswelle 110 zu den angetriebenen Rädern eines Kraftfahrzeuges führt. Auf der Eingangswelle 106 und Ausgangswelle 110 sind Zahnradsätze ange­ ordnet, die mit Hilfe von Schaltgabeln zum Schalten der einzelnen Gänge in oder außer Eingriff gebracht werden können. Im dargestellten Beispiel sind drei Schaltgabel vorgesehen, mit denen jeweils Gänge 1/R, 2/3, 4/5 geschaltet wer­ den können. Zusätzlich kann ein Overdrive-Gang 6 geschaltet werden. Die Schaltgabeln sind mit Hilfe eines Betätigungsgliedes 112, beispielsweise eine Schaltwelle, bewegbar, das in einer Wählgasse bewegbar ist, von der Schalt­ gassen ausgehen. Zum Bewegen des Bestätigungsgliedes längs der Wählgas­ se ist ein Wählaktuator 114 vorgesehen; zur Bewegung in Richtung der Schalt­ gassen ist ein Schaltaktuator 116 vorgesehen. Die Kupplung 104 ist mittels eines Kupplungsaktuators 118 betätigbar. Zur Ansteuerung der Aktoren dient ein elektronisches Steuergerät 120, das die Aktoren in Abhängigkeit von seinen Eingängen zugeführten, für die Schaltung relevanten Signalen steuert. Funkti­ onsweise und Aufbau der Einrichtung sind an sich bekannt, so daß eine weitere Beschreibung unterbleibt.

Wenn ein mit einem solchen automatisierten Schaltgetriebe ausgerüstetes Fahrzeug beispielsweise abbremst, wird die Kupplung 104 spätestens geöffnet, wenn die Brennkraftmaschine mit Leerlaufdrehzahl läuft. Wenn das Getriebe zusätzlich in den Nullgang geschaltet ist, ist die Eingangswelle 106 weder mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine noch mit der Ausgangswelle 110 des Getriebes gekoppelt und kann frei drehen. Aufgrund der Trägheit der Kupp­ lungsscheibe benötigt die Eingangswelle 106 unter Umständen mehrere Se­ kunden, bis sie schließlich aufgrund von Lagerreibungen zum Stillstand kommt. In manchen Fällen öffnet die Kupplung 104 nicht vollständig, so daß ein ver­ bleibendes Restdrehmoment die Eingangswelle 106 auf der Drehzahl der Kur­ belwelle hält.

Damit der erste Gang oder der Rückwärtsgang oder eine sonstiger Anfahrgang eingelegt werden kann, muß bei stillstehendem Fahrzeug die Eingangswelle stillstehen, damit es zu keinen unkomfortablen Kratzgeräusche oder zu Be­ schädigungen der Zahnräder kommt. Dazu ist bekannt, an den Zahnrädern des ersten Ganges und des Rückwärtsgangs Sperrsynchronisierungen anzubrin­ gen, die vor dem Einlegen des Ganges die Drehzahlen von Eingangswelle und Ausgangswelle synchronisieren. Solche Synchronisierungen benötigen Bau­ raum und verursachen Kosten.

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

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbil­ dung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweili­ gen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Tei­ lungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindun­ gen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprü­ che unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verste­ hen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abände­ rungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Be­ schreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschrit­ ten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (29)

1. Vorrichtung zum Schalten eines automatisierten Gangschaltgetriebes, ent­ haltend zumindest ein in zwei Dimensionen betätigbares Schaltglied, einen ersten Aktuator und/oder einen zweiten Aktuator zum Betätigen des Schalt­ gliedes in der ersten und/oder der zweiten Dimension, wobei sich das Schaltglied bei einer seiner Bewegungen längs einer Wählgasse einer Schalteinrichtung bewegt, von welcher Wählgasse Schaltgassen ausgehen, längs der sich das Schaltglied bei seiner anderen Bewegung bewegt, um Gänge zu schalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung eine die Wählgasse kreuzende Schaltgasse derart enthält, daß bei einer Bewe­ gung des Schaltgliedes in die eine Richtung in der Schaltgasse der erste Gang und bei Bewegung in die Gegenrichtung der Rückwärtsgang ge­ schaltet wird.

2. Vorrichtung zum Schalten eines automatisierten Gangschaltgetriebes, ent­ haltend eine um eine Achse verschwenkbares und längs der Achse ver­ schiebbares Schaltglied, einen Verschwenkaktuator zum Verschwenken des Schaftgliedes und einen Verschiebeaktuator zum Verschieben des Schalt­ gliedes, wobei sich das Schaltglied bei einer seiner Bewegungen längs einer Wählgasse einer Schalteinrichtung bewegt, von welcher Wählgasse Schalt­ gassen ausgehen, längs der sich das Schaltglied bei seiner anderen Bewe­ gung bewegt, um Gänge zu schalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung eine die Wählgasse kreuzende Schaltgasse derart ent­ hält, daß bei einer Bewegung des Schaltgliedes in die eine Richtung in der Schaltgasse der erste Gang und bei Bewegung in die Gegenrichtung der Rückwärtsgang geschaltet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltgasse des ersten Gangs und die Schaltgasse des Rückwärtsgangs bei gleicher Position in der Wählgasse angeordnet sind.

4. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Bewegen des Schaltgliedes längs der Schaltgassen ein Elektromotor vorgesehen ist, der bei einer Bewegung aus der Wählgasse in die eine Richtung oder die andere Richtung mit umgekehrter Polarität be­ aufschlagbar ist.

5. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Bewegen des Schaltgliedes längs der Schaltgassen ein Antrieb, wie ein hydraulischer, pneumatischer oder elektromotorischer An­ trieb, vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Schaltgasse zur Schaltung des ersten Gangs eine Schalt­ gasse zur Schaltung des zweiten Gangs angeordnet ist.

7. Vorrichtung zum Schalten eines automatisierten Gangschaltgetriebes, ent­ haltend zumindest ein in zwei Dimensionen betätigbares Schaltglied, einen ersten Aktuator und/oder einen zweiten Aktuator zum Betätigen des Schalt­ gliedes in der ersten und/oder der zweiten Dimension, wobei sich das Schaltglied bei einer seiner Bewegungen längs einer Wählgasse einer Schalteinrichtung bewegt, von welcher Wählgasse Schaltgassen ausgehen, längs der sich das Schaltglied bei seiner anderen Bewegung bewegt, um Gänge zu schalten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bremseinrichtung zum Bremsen einer Eingangswelle des Getriebes die Schalteinrichtung der­ art ausgebildet ist, daß sie beim Schalten aus dem Nullgang, wie Neutralpo­ sition, in einen Anfahrgang aktiviert wird.

8. Vorrichtung zum Schalten eines automatisierten Gangschaltgetriebes, ent­ haltend eine um eine Achse verschwenkbares und längs der Achse ver­ schiebbares Schaltglied, einen Verschwenkaktuator zum Verschwenken des Schaltgliedes und einen Verschiebeaktuator zum Verschieben des Schalt­ gliedes, wobei sich das Schaltglied bei einer seiner Bewegungen längs einer Wählgasse einer Schalteinrichtung bewegt, von welcher Wählgasse Schalt­ gassen ausgehen, längs der sich das Schaltglied bei seiner anderen Bewe­ gung bewegt, um Gänge zu schalten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bremseinrichtung zum Bremsen einer Eingangswelle des Getriebes die Schalteinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie beim Schalten aus dem Nullgang in einen Anfahrgang aktiviert wird.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung mittels des einen Aktuators und/oder des anderen Aktuators er­ folgt.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung mittels des Schaltaktuators und/oder des Wählaktuators erfolgt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der er­ ste Gang und der Rückwärtsgang in einer gemeinsamen Schaltgasse ange­ ordnet sind, die von einem Endbereich der Wählgasse ausgeht, und daß die Bremseinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie bei einer Bewegung des Schaltgliedes an den Randbereich aktiviert wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein ver­ schwenkbarer Bremshebel vorgesehen ist, der von dem Schaltglied in Anla­ ge an die Eingangswelle oder eines damit verbundenen Teiles des Getrie­ bes bewegbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremshe­ bel elastisch gegen eine bei einer Bewegung des Schaltgliedes längs einer äußeren Schaltgasse betätigte Schaltgabel gedrängt ist und bei einer Be­ wegung des Schaltgliedes in den zugehörigen Endbereich der Wählgasse von dem Schaltglied in Anlage an die Eingangswelle gedrängt wird.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei stillstehenden Fahrzeug eine Schaltung in einen Gang nur bei betä­ tigtem Bremspedal erfolgt.

15. Vorrichtung zum Bremsen der Eingangswelle eines Schaltgetriebes, ent­ haltend eine auf die Drehzahl der Eingangswelle ansprechende Bremsein­ richtung, die bei Unterschreiten einer vorbestimmten Drehzahl ein Bremsmoment auf die drehende Eingangswelle ausübt und dadurch eine Abbremsung der drehenden Eingangswelle herbeiführt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die auf die Drehzahl der Eingangs­ welle ansprechende Bremseinrichtung eine mit der Eingangswelle drehfest verbundene Baugruppe aufweist, die bei still stehender Eingangswelle einen Bremseingriff herbeiführt und mit zunehmender Drehzahl der Eingangswelle unter Überwindung einer Vorspannkraft den Bremseingriff löst.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugrup­ pe zumindest ein Element aufweist, das unter Fliehkrafteinwirkung radial nach außen strebt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Element entgegen die Rückstellkraft eines federnden Elementes wirkt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element vorgespannt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Element eine Feder, wie beispielsweise eine Ringfeder ist.

21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bau­ gruppe derart an der Eingangswelle angebracht ist, daß sie ihre Lage relativ zu der Eingangswelle mit zunehmender Drehzahl infolge von Fliehkraft än­ dert.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Baugruppe mehrere längs des Umfangs der Eingangswelle an dieser schwenkbar angebrachte Fliehkraf­ telemente aufweist, die insgesamt eine innere Ringfläche für einen Eingriff mit einer ortsfesten Bremsfläche bilden.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Fliehkraftelemente von einem Fe­ derring in Richtung auf die Bremsfläche elastisch vorgespannt sind.

24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein fester Anschlag für die Fliehkraftelemente vorgesehen ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 22, 23 oder 24, wobei die Fliehkraftelemente von einem Anschlagring umgeben sind.

26. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Baugruppe einen mit der Antriebswelle drehfest verbundenen Tellerfederring aufweist, der sich mit zunehmender Drehzahl der Eingangswelle verformt, so daß ei­ ne mit ihm verbundene Ringfläche außer Eingriff mit einer ortsfesten Brems­ fläche kommt.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei der Tellerfederring radial innen unter Bildung einer nach außen offenen Ringnut umgebogen ist, in der Massekör­ per angeordnet sind, die sich unter Verschiebung eines mit dem Tellerfeder­ ring verbundenen Formrings mit zunehmender Drehzahl der Eingangsweile radial nach außen bewegen.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei der Formring mit einer Ringfläche zur Anlage an der Bremsfläche ausgebildet ist.

29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ein­ gangswelle über eine Kopplungseinrichtung mit einer Brennkraftmaschine verbunden ist und die Bremseinrichtung derart ausgelegt ist, daß sie die Eingangswelle bei einer Drehzahl abbremst, die etwa der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine entspricht.