Die Erfindung betrifft im allgemeinen Getriebe für Kraftfahrzeuge.

Genauer betrifft die Erfindung nach einem ersten Aspekt eine Steuervorrichtung für ein manuell gesteuertes Getriebe, umfassend ein Auswahlglied, das wahlweise beweglich ist durch das Verschieben gemäß einer Längsachse X-X' zwischen einer Mehrzahl vorbestimmter Axialpositionen, und einen Hebel zum Schalten der Gänge, der in Längsverschiebung mit dem Auswahlglied verbunden ist und wahlweise beweglich zuerst durch das Längsverschieben des Auswahlglieds zwischen einer Mehrzahl von Längsauswahlpositionen, die den Axialpositionen des Auswahlglieds entsprechend und in denen der Hebel in eines von mehreren Eingriffselementen der Gänge des Schaltgetriebes eingreift, die einen Längsstapel bilden, wobei die interne Steuervorrichtung ebenfalls ein Eingriffsglied umfasst, das wahlweise den Hebel ab jeder Auswahlposition bis zu einer der mehreren Eingriffspositionen verschiebt, um das Eingreifen der Gänge durchzuführen, wobei der Hebel durch diese Bewegung das entsprechende Eingriffselement verschiebt und sich in den Stapel einschiebt.

Derartige Vorrichtungen sind nach dem Stand der Technik bekannt, vor allem durch das Patent US 6 003 649, und sind insbesondere in Fahrzeugen eingebaut, die einen sportlichen Charakter haben. Hersteller derartiger Fahrzeuge sind ständig bestrebt, die für die Gangschaltung notwendige Zeit zu verkürzen.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diese Aufgabe zu erfüllen.

Im übrigen weisen die verschiedenen Ausführungsformen der Steuervorrichtung eines im Patent US 6 003 649 beschriebenen manuell gesteuerten Getriebes den großen Nachteil auf, in transversaler Richtung zur Längsachse der zentralen Auswahlwelle außerordentlich platzraubend zu sein, da sie eine Art geriffelte Walze verwenden, die mit einer Achse zusammenwirkt, um eine sich transversal zur Gangauswahlwelle an einer Seite derselben angeordnete Scheibe oder einen Hebel in eine Drehbewegung zu versetzen, um sie eine Eingriffsanordnung eines ausgewählten Gangs zu drehen.

Die vorliegende Erfindung hat ebenfalls die Aufgabe, dem oben genannten Nachteil der Vorrichtung, die Gegenstand des Patents US 6 003 649 ist, abzuhelfen, indem sie eine Steuervorrichtung für ein manuell gesteuertes Getriebe vorschlägt, welches die Merkmale von Anspruch 1 umfasst.

So ist die erfindungsgemäße Baugruppe zur Auswahl und zum Schalten der Gänge extrem kompakt und benötigt in Längsrichtung der Eingriffswelle wenig Platz.

Der Schalthebel bzw. Schaltfinger kann einen internen Teil umfassen, der sich im Käfig befindet und mit der Eingriffswelle zusammenwirkt, und einen externen Teil, der mit dem internen Teil verbunden ist, und der durch einen Längsschlitz in dem Käfig aus dem Käfig auskragt, wobei der Schlitz eine Breite aufweist, die der Eingriffsbewegung durch Drehung des Fingers um die Längsachse X-X' angepasst ist.

Die Steuervorrichtung umfasst in vorteilhafter Weise ein Verriegelungsglied in Position der Eingriffselemente, in die der Schaltfinger nicht eingreift.

Das Verriegelungsglied ist mit dem Schaltfinger vorzugsweise in Längsverschiebung verbunden und umfasst einen Führungsteil, der sich im Käfig befindet und der in Verschiebung durch den Käfig geführt wird, und einen Blockadeteil, der mit dem Führungsteil verbunden ist und durch den Schlitz aus dem Käfig auskragt.

Der Teil zum Blockieren des Verriegelungsglieds umfasst beispielsweise zwei Arme, die beiderseitig vom Schaltfinger angeordnet und jeweils mit einem Längsteil versehen sind, der sich parallel zur Längsachse X-X' erstreckt.

Die Steuervorrichtung umfasst in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung zur Betätigung des Auswahlglieds, die ausgestattet ist mit einem Antriebsglied, einem Ritzel, das in Drehung durch das Antriebsglied angetrieben wird, und einer Zahnstange, die mit dem Auswahlglied verbunden ist, die mit dem Ritzel zusammenwirkt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich eindeutig aus der folgenden Beschreibung, die hinweisend und keinesfalls beschränkend ist und sich auf die Figuren in der Anlage bezieht, von denen:

die 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung ist,

die 2 eine perspektivische Ansicht der 1 in Richtung des Pfeils II ist, wobei die Steuerstangen und die Gabeln nicht dargestellt sind,

die 3 eine perspektivische Ansicht der 2 in Richtung des Pfeils III ist, wobei die Steuerplatte, auf der die Vorrichtung befestigt ist, dargestellt ist,

die 4 den Ausschnitt IV der 2 darstellt und die Anordnung des Schaltfingers und des Verriegelungsglieds auf der Eingriffswelle zeigt,

die 5A und 5C schematische Darstellungen im Axialschnitt der jeweiligen Positionen des Auswahlglieds und des Schaltfingers von 1 bei zwei Schritten der Gangschaltmethode sind,

die 5B und 5D schematische Darstellungen der jeweiligen Positionen der Eingriffselemente und des Schaltfingers von 1 bei zwei Schritten der Gangschaltmethode der 5A und 5C sind,

die 6 eine perspektivische Ansicht in Richtung von Pfeil VI der 1 ist und das Gehäuse der Vorrichtung und das Antriebsglied zeigt, welches das Auswahlglied antreibt,

die 7 eine Teilansicht in Richtung von Pfeil VII der 6 ist, und

die 8 eine perspektivische Ansicht in Richtung von Pfeil VIII der 1 für eine Ausführungsvariante der Erfindung ist.

Die Steuervorrichtung der 1 umfasst ein Auswahlglied 10, das wahlweise beweglich ist durch Verschieben gemäß einer Längsachse X-X' zwischen mehreren vorbestimmten Axialpositionen, und einen Hebel bzw. Finger 20 zum Schalten der Gänge, der in Längsverschiebung mit dem Auswahlglied 10 verbunden ist und durch Längsverschiebung des Auswahlglieds 10 zwischen einer Mehrzahl von Längsauswahlpositionen, die den Axialpositionen des Auswahlglieds entsprechen, wahlweise beweglich ist.

Der Finger 20 greift in jeder Auswahlposition in eines der mehreren Gangeingriffselemente 30 des Getriebes ein, die einen Längsstapel bilden.

Die interne Steuervorrichtung umfasst weiterhin ein Eingriffsglied 31, das den Finger 20 ausgehend von jeder Auswahlposition bis zu einer von mehreren Eingriffspositionen selektiv verschiebt, um das Einlegen der Gänge durchzuführen.

Die Eingriffselemente 30 sind praktisch identisch und weisen jeweils etwa eine U-Form auf, wobei sie sich in einer Ebene senkrecht zur Längsachse X-X' erstrecken. Sie sind jeweils mit einem Steuerstab 32 verbunden, der eine Gangeingriffsgabel 33 trägt.

Die U-förmigen Eingriffselemente 30 weisen jeweils zwei symmetrische Abzweigungen 301 auf, die eine in Richtung der Längsachse X-X' geöffnete zentrale Aussparung 302 begrenzen. Von den zentralen Aussparungen 302 der verschiedenen Elemente fügen sich die einen perfekt in die Verlängerung der anderen ein und bilden eine längliche Rille, in der sich der Schaltfinger 20 verschiebt und von einer Auswahlposition in eine andere übergeht.

Der Schaltfinger 20 erstreckt sich in einer Ebene senkrecht zur Längsachse X-X'. Der Finger 20 ist schlank und flach. Er weist längs eine Dicke auf, die der Dicke der Eingriffselemente 30 entspricht, die ihrerseits ebenfalls schlank und flach sind.

Die Steuerstäbe 301 sind zueinander parallel und erstrecken sich in eine senkrechte Richtung sowohl zur Längsachse X-X' und zum Schaltfinger 20.

Der Finger 20 wechselt von seiner normalen Auswahlposition in eine Eingriffsposition durch Rotation um die Längsachse X-X', woraus folgt, dass der Finger das Eingriffselement, das der Auswahlposition der Seite einer der Abzweigungen 301 entspricht, in Rotationsrichtung des Fingers drückt.

In dem von den Eingriffselementen 30 gebildeten Längsstapel belegt der Finger 20 dann also den Platz der besagten Abzweigung 301.

Das Auswahlglied 10 umfasst erfindungsgemäß zwei miteinander verbundene Stützglieder 11, die an beiden Seiten des Fingers 20 entlang der Längsachse X-X' angeordnet sind, und zwei elastische Glieder 12, die sich zwischen dem Finger 20 und den Stützgliedern 11 befinden, wie 2 zeigt.

Damit wird, wenn sich der Finger 20 in einer Eingriffsposition befindet, eine Verschiebung des Auswahlglieds 10 von einer axialen Position in eine andere das elastische Glied 12 komprimiert, das sich an der der Verschieberichtung des Auswahlglieds entgegengesetzten Seite befindet, wie die 5A und 5C zeigen. Der Finger 20 wird vom Stapel in Position gehalten, wie die 5D zeigt. Er wird vom elastischen Glied 12 gegen eine sich an der Seite der Verschiebung des Auswahlglieds 10 befindende Abzweigung 301 des Eingriffselements 30 gedrückt, wie auf den 5B und 5D dargestellt.

Aufgrund dieses Merkmals erfolgt die Gangschaltung in der folgenden Reihenfolge.

• 1/ Einlegen eines ersten Gangs durch Verschiebung zunächst des Auswahlglieds 10 bis zu einer ersten axialen Position, die einer ersten Auswahlposition des Schaltfingers 20 entspricht, danach Verschiebung des Schaltfingers 20 bis zu einer ersten Eingriffsposition durch Betätigen des Eingriffsglieds 31; ein erster Gang ist eingelegt;
• 2/ Verschieben des Auswahlglieds 10 bis zu einer zweiten axialen Position, was bewirkt, dass eines der elastischen Organe 12 komprimiert wird; der Schaltfinger 20 bleibt am Platz (s. 5D);
• 3/ Zurückführen des Fingers 20 von seiner ersten Eingriffsposition bis in seine erste Auswahlposition durch Betätigen des Eingriffsglieds 31, wobei sich dann das komprimierte elastische Glied 12 entspannt und den Schaltfinger 20 automatisch in eine zweite Auswahlposition führt, die der zweiten axialen Position des Auswahlglieds 10 entspricht; der erste Gang ist dann ausgeschaltet;
• 4/ Führen des Schaltfingers 20 von seiner zweiten Auswahlposition in eine zweite Eingriffsposition durch Betätigen des Eingriffsglieds 30; ein zweiter Gang ist eingelegt.

Die Verschiebung des Auswahlglieds 10 von seiner ersten in seine zweite Auswahlposition erfolgt zeitlich überlappend, das heißt zu einem Augenblick, in dem der erste Gang immer noch eingelegt ist.

Es folgt unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 eine detaillierte Erläuterung der Beschaffenheit der Schaltvorrichtung.

Das Eingriffsglied 31 ist eine Eingriffswelle, die sich gemäß der Längsachse X-X' erstreckt, wobei der Eingriffsfinger 20 mit dieser Welle rotierend um die Längsachse X-X' verbunden ist, um die Eingriffsbewegung durchzuführen, und in Längsverschiebung in Bezug auf diese Welle frei ist.

Genauer umfasst der Eingriffsfinger 20 einen inneren Teil bzw. Abschnitt 21, der eine zylindrische Öffnung aufweist, die von der Eingriffswelle durchquert wird und deren Größe ihrer Größe entspricht.

Die Eingriffswelle 31 hat eine Reihe nicht dargestellter länglicher Rillen, die mit einer Gruppe nicht dargestellter länglicher Nute zusammenwirkt, die der Rand der zylindrischen Öffnung trägt.

Das Auswahlglied 10 umfasst einen Käfig 13, der die elastischen Glieder 11 hält, von der Eingriffswelle 31 durchquert wird und mit den zwei Stützgliedern 11 verbunden ist.

Die Stützglieder 11 sind zwei identische scheibenförmige Schalen, die koaxial zur Längsachse X-X' gegenüberliegend angeordnet sind. Die Eingriffswelle 31 durchquert diese Schalen in ihren Mitten.

Die elastischen Glieder 12 sind um die Eingriffswelle 31 angeordnete Spiralfedern. Sie stützen sich längsseitig auf einem Stützglied ab und beanspruchen den inneren Abschnitt 21 des Fingers 20 durch eine gegenüberliegende Längsseite.

Der Käfig 13 umfasst einen zylindrischen Teil 132, der derart ausgebildet ist, dass er die elastischen Glieder 12 umschließt, wobei die Stützglieder 11 an zwei gegenüberliegenden Enden des Teils 132 starr befestigt sind und diese verschließen.

Das Auswahlglied 10 ist in Längsverschiebung und in Rotation um die Längsachse X-X' in Bezug auf die Eingriffswelle 31 frei.

Die Stützglieder 11 können frei entlang der Welle 31 gleiten und um diese schwenken.

Der Schaltfinger 20 umfasst zusätzlich zum inneren Abschnitt 21, der im Käfig 13 angeordnet ist und mit der Eingriffswelle 31 zusammenwirkt, einen länglich geformten externen Teil bzw. Abschnitt 22, der etwa rechteckig ist, mit dem inneren Abschnitt 21 verbunden ist und aus dem Käfig 13 durch einen länglichen Schlitz 131 desselben auskragt bzw. hervorragt. Der externe Abschnitt 22 erstreckt sich etwa radial in Bezug auf die Eingriffswelle 31.

Dieser Schlitz weist in einer Ebene senkrecht zur Längsachse X-X' eine Breite auf, die der Eingriffsbewegung durch Rotation des Fingers 20 um die Achse X-X' angepasst ist.

Genauer wird der Schlitz 131 von zwei Längsrändern begrenzt, die ausreichend beabstandet sind, um den Ausschlag des Schaltfingers 20 zu erlauben, wenn dieser von einer Auswahlposition in eine Eingriffsposition wechselt. In Auswahlposition ist der Finger etwa gleich von beiden Rändern entfernt. Bei Übergang in eine Eingriffsposition nähert er sich dem einen oder anderen Rand an. Wenn der Finger 20 von einer Auswahlposition in eine andere wechselt, verschiebt sich der externe Abschnitt 22 des Fingers 20 längs im Schlitz 131.

Die Schaltvorrichtung umfasst weiterhin ein Verriegelungsglied 40 in Position der Eingriffselemente 31, in die der Schaltfinger 20 nicht eingreift.

Dieses Verriegelungsglied 40 ist mit dem Schaltfinger 20 in Längsverschiebung verbunden und umfasst einen Führungsteil 41 im Käfig 13, der in Längsverschiebung vom Käfig 13 geführt wird, und einen Feststellteil 42, der mit dem Führungsteil 41 verbunden ist und aus dem Käfig 13 durch den Schlitz 131 herausragt.

Der Führungsteil 41 wird von zwei dünnen parallelen übereinanderliegenden Platten 411 gebildet, von denen sich jede in einer Ebene senkrecht zur Längsachse X-X' erstreckt und im allgemeinen eine längliche Form gemäß einer Richtung senkrecht zum Finger 20 aufweist. Die zwei Platten 411 trennt ein Spiel in der Dicke der Längsdicke des Fingers 20.

Diese Platten 411 sind miteinander durch jeweilige Enden 412 verbunden. Zu diesem Zweck ist das Spiel zwischen den zwei parallelen Platten an zwei gegenüberliegenden Enden der Platten mit Werkstoff gefüllt.

Der Schaltfinger 20 greift in das Spiel zwischen den zwei Platten 411 ein. Er kann frei zwischen den Platten in Rotation um die Längsachse X-X' ausschlagen.

Der Käfig 13 umfasst längliche parallele Führungsnute 134, in welche die Enden 412 der Platten eingreifen und frei gleiten können. Das Profil der Nute entspricht der Form der besagten Enden.

Der zylindrische Teil 132 weist eine Öffnung auf, die sich neben dem externen Teil 22 des Fingers 20 über einen gesamten Winkelabschnitt erstreckt.

Die Nute 134 werden von Teilen des Käfigs 13 gebildet, die mit zwei Längsrändern, die dieser Öffnung gegenüberliegen, verbunden sind. Die Nute 134 sind einander gegenüberliegend angeordnet. Die der besagten Öffnung gegenüberliegenden Längsränder der Nute 134 definieren den Längsschlitz 131.

Der externe Teil 22 des Fingers durchquert die besagte Öffnung, bevor er in den Längsschlitz 131 eingreift.

Weiterhin umfasst der Feststellteil 42 des Verriegelungsglieds 40 zwei Arme 421, die gemäß einer Längsrichtung an beiden Seiten des Schaltfingers 20 angeordnet sind.

Diese Arme 421 sind angewinkelt und umfassen jeweils einen radialen Teil 422, der sich ausgehend von einer der Platten 411 bis zum freien Ende des Fingers erstreckt, und einen länglichen Teil 423, der den ersten Teil im rechten Winkel in eine Richtung verlängert, die zum Finger 20 entgegengesetzt ist.

Der radiale Teil 422 jedes Arms weist etwa dieselbe Form wie der externe Abschnitt 22 des Fingers 20 auf. Er ist demzufolge schlank und flach und weist eine rechteckige Form auf, die sich in Bezug zur Eingriffswelle 31 in eine radiale Richtung verlängert.

Die radialen Teile 422 der zwei Arme erstrecken sich parallel und liegen den zwei gegenüberliegenden Seiten des externen Abschnitts 22 des Fingers 20 gegenüber.

Die länglichen Teile 423 sind ebenfalls flach und schlank und weisen etwa dieselbe Breite wie die radialen Teile 422 und wie der externe Abschnitt 22 des Fingers 20 auf.

Wie 4 zeigt, erstrecken sich diese länglichen Teile 423 in gegenseitiger Verlängerung parallel zur Längsachse X-X' an beiden Seiten des freien Endes des externen Abschnitts 22 des Fingers.

Die länglichen Teile 423 sind, wie 1 zeigt, am Boden der Rille angeordnet, die von den U-förmigen Eingriffselementen 30 gebildet wird. Nur das Eingriffselement 30, das auf Ebene des externen Abschnitts 22 des Fingers angeordnet ist, kann verschoben werden. Die anderen Eingriffselemente 30 werden von dem einen oder anderen Arm 421 in Position blockiert.

Zu diesem Zweck und zur Einhaltung einer sehr präzisen Position ist der Boden der Rille genau an die Form der länglichen Teile 423 der Arme 421 angepasst.

Die Arme 421 verschieben sich längs mit dem Finger 20, so dass die vom Verriegelungsglied 40 blockierten Eingriffselemente 30 in Abhängigkeit von der vom Finger 20 belegten Auswahlposition wechseln.

Wie 4 zeigt, stützen sich die elastischen Glieder 12 sowohl auf den Führungsteil 41 des Verriegelungsglieds 40 als auch auf den internen Abschnitt 21 des Fingers 20 ab.

Die Schaltvorrichtung umfasst eine Betätigungsvorrichtung 50 des Auswahlglieds 10, die mit einem Antriebsglied 51, einem vom Antriebsglied 51 rotierend angetriebenen Ritzel 51 und einer mit dem Auswahlglied 10 verbundenen und mit dem Ritzel 52 zusammenwirkenden Zahnstange 53 ausgestattet ist.

Das Antriebsglied 51 ist typischerweise ein auf einem die Steuervorrichtung umschließenden Gehäuse angebrachter Elektromotor. Er treibt eine Schnecke 54 in die eine oder andere der zwei entgegengesetzten Drehrichtungen an, die wiederum ein Zahnrad 55 antreibt.

Das Ritzel 52 ist koaxial und mit dem Zahnrad 55 verbunden. Die Zahnstange 53 erstreckt sich parallel zur Längsachse X-X'.

Die Eingriffswelle 31 wird von einem nicht dargestellten Elektromotor in die eine oder andere der zwei entgegengesetzten Drehrichtungen direkt oder über ein Getriebe rotierend angetrieben.

Wie 1 zeigt, sind das Zahnrad 55 und das Ritzel 52 anhand einer Rotationsachse 56 in einem Rahmen 57 rotierend montiert, der wiederum mit einer Befestigungsplatte 58 verbunden ist.

Diese Platte 58 weist ebenfalls Öffnungen zum Führen der Steuerstäbe 33 und der Eingriffswelle 31 auf.

In einer Ausführungsvariante, die auf der 2 dargestellt ist, wird der Rahmen 57 von einem Teil 59 mit parallelen Flanschen 591 ersetzt, zwischen denen das Zahnrad 55 und das Ritzel 52 befestigt sind, das eine Öffnung 592 als Durchlass für die das Zahnrad 55 antreibende Schnecke 54 aufweist.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung weist also viele Vorteile auf.

Sie erlaubt, das Wechseln der Gänge zu beschleunigen, da die Bewegung des Auswahlglieds zeitlich überlappend erfolgt.

Sie ist aufgrund des geringen Platzbedarfs des Käfigs und aufgrund der Anordnung der Antriebsglieder sehr kompakt, wobei diese in Bezug zum Schaltfinger zum Beispiel zueinander senkrecht angeordnet sein können.

Die Eingriffselemente werden vom Verriegelungsglied präzise in Position gehalten, wodurch das mechanische Spiel und Energieverluste verringert werden. Dieses Verriegelungsglied wiederum wird in Längsrichtung sehr präzise vom Käfig und von den Platten, die das um die Achse X-X' rotierende Verriegelungsglied bilden, geführt.

Weiterhin ist die Steuervorrichtung besonders einfach, da der Finger während der zeitlich überlappenden Bewegung des Auswahlglieds von den Eingriffselementen selbst ohne Beteiligung anderer Elemente in Eingriffposition gehalten wird.

Die Vorrichtung zur Betätigung des Auswahlglieds ist einfach und präzise.

Schließlich ist die Vorrichtung wirtschaftlich, da sie nur eine geringe Anzahl an Teilen benötigt.