DE10018850A1

DE10018850A1 - Schaltgabel für ein Zahnräderwechselgetriebe

Info

Publication number: DE10018850A1
Application number: DE10018850A
Authority: DE
Inventors: Jean-Louis Hoden; Didier Kuhm; Daniel Hell; Raphael Wittmann
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2001-10-18
Also published as: EP1272780B1; BR0110031A; EP1272780A1; WO2001079728A1; AU4247501A; DE50100837D1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltgabel (1a) für ein Zahnräderwechselgetriebe, die mit einem Führungsrohr (9) eine Schaltschwinge (10) bildet. Die Schaltgabel (1a) umfasst zwei Halbschalen (2, 3), die zu einer Einheit zusammengefasst sind.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltgabel, für eine Schaltvorrichtung bzw. eine Betätigungsvorrichtung in einem Zahnräderwechselgetriebe von Fahrzeugen. Die mit einer Schaltstange bzw. einer Schaltwelle verbundene Schaltgabel greift formschlüssig in die Schiebemuffe einer Synchronisiereinrichtung, mit der über Kuppelelemente, Losräder mit der Haupt- oder Vorlegewelle kuppelbar sind. Die in Schaltvorrichtungen von Zahnräderwechselgetrieben eingesetzten Schaltgabeln sind drehstarr mit der Schaltstange verbunden. Alternativ dazu kann eine als Schaltschwinge gestaltete Schaltgabel axial verschiebbar und/oder verdrehbar zu der Schaltstange angeordnet werden. Die Betätigung der Schaltgabel erfolgt mittels eines Schaltfingers, der formschlüssig in eine mit der Schaltgabel oder Schaltschwinge verbundene Schaltlasche eingreift und eine Verschiebung der Schaltgabel ermöglicht.

Hintergrund der Erfindung

Aus dem bekannten Stand der Technik sind unterschiedlich gestaltete Schalt gabeln bekannt.

Die DE 41 31 162 A1 zeigt eine axial verschiebbar zur Schaltstange angeord nete Schaltgabel, die auch als Schaltschwinge zu bezeichnen ist. Dieses be kannte als Gußteil gestaltete Bauteil besitzt eine relativ große Wandstärke, verbunden mit einem Gewichtsnachteil und relativ hohen Herstellkosten.

Der DE 40 17 955 A1 ist eine Schaltgabel zu entnehmen, die unmittelbar dreh starr mit der Schaltstange verbunden ist. Dabei ist die Schaltstange in eine Aufnahmebohrung der Schaltgabel eingesetzt. Diese als Aluminium- Druckgußteil gestaltete Schaltgabel erfordert eine mechanische Nacharbeit zumindest für die Aufnahmebohrung und für die Gleitschuhbefestigung. Da durch stellt sich ebenfalls ein Kostennachteil für eine Großserienanwendung ein.

Aus der DE 16 80 196 A1 ist eine aus Blech hergestellte Schaltgabel bekannt, die mit einem einseitigen, axial ausgerichteten Befestigungsbügel an der Schaltstange zu befestigen ist. Diese bekannte Schaltgabel besitzt keinerlei Versteifungselemente und ist folglich relativ labil, was einer exakten Schaltung entgegensteht.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Nachteile der bekannten Lösungen berücksichtigend, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gewichtsoptimierte Schaltgabel mit einer ausrei chenden Festigkeit zu schaffen, die eine kostengünstige Großserienfertigung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltgabel gelöst, die zwei zu einer Einheit zusammengefügte Halbschalen umfasst, die jeweils mittels einer spanlosen Formgebung hergestellt sind. Die Anordnung der Halbschalen sieht vor, daß jeweils die Böden der Halbschalen aneinandergefügt sind. Zur Versteifung der Schaltgabel ist jede Halbschale mit einem Kragen versehen, der in Richtung einer Längsachse der Schaltstange verlaufend ausgerichtet ist. Der Kragen umschließt dabei bis auf die gabelförmige Aufnahme die gesamte Schaltgabel außenseitig. Der die Festigkeit der Schaltgabel entscheidend ver bessernde umlaufende Kragen erlaubt die Verwendung von dünnwandigem Blech als Ausgangsmaterial zur Herstellung der Halbschalen. Die erfindungs gemäße Schaltgabel besitzt damit eine für eine exakte Schaltung erforderliche hohe Steifigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht. Zur Herstellung der Halb schalen ist eine spanlose Formgebung vorgesehen, die keinerlei Nacharbeit erfordert, aufgrund geringster Fertigungstoleranzen und einer hohen Qualität der Oberflächenrauhigkeit. Im Vergleich zu bisherigen Schaltgabeln stellt sich dadurch ein deutlicher Kostenvorteil ein. Die erfindungsgemäße Schaltgabel eignet sich folglich für eine wirtschaftliche Großserienanwendung. Alternativ zu einer Schaltgabel mit zwei Halbschalen schließt die Erfindung ebenfalls eine Schaltgabel ein, die nur eine Schaltgabel umfasst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Anspruch 1 sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 11.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Schaltgabel unlösbar an einem Führungsrohr befestigt zur Bildung einer Schaltschwinge. Das Führungsrohr umschließt dabei die Schaltwelle. Damit ist die Schaltgabel gegenüber der Schaltstange sowohl verschiebbar als auch verdrehbar angeordnet. Alternativ dazu kann eine erfindungsgemäß gestaltete Schaltgabel ebenfalls unmittelbar an der Schaltstange drehstarr lagepositioniert befestigt werden.

Zur Anbindung der Schaltgabel an das Führungsrohr bzw. an die Schaltstange ist die Schaltgabel an dem von der gabelförmigen Aufnahme abgewandten Ende mit einer Öffnung bzw. einer Bohrung versehen. Die geometrische Ge staltung der Öffnung entspricht dabei dem Schaltwellenprofil oder dem Durch messer des Führungsrohres.

Zweckmäßiger Weise ist die Öffnung in beiden Halbschalen der Schaltgabel von einem Führungskragen umschlossen, der an beiden Halbschalen in Rich tung einer Längsachse der Schaltwelle zeigend ausgerichtet ist. Der Führungs kragen vergrößert die Kontaktfläche zwischen der Schaltgabel und der Schalt stange bzw. dem Führungsrohr und verbessert damit eine dauerhafte Ausrich tung, d. h. eine exakte Lage der Schaltgabel gegenüber dem Führungsrohr oder der Schaltstange.

In Weiterbildung der Erfindung, bei der die Schaltgabel mit dem Führungsrohr eine Schaltschwinge bildet, ist diese Baueinheit mit einer versetzt zur Schalt gabel angeordneter Schaltlasche versehen. In diese mit einer Ausnehmung oder einer Einkerbung versehene Schaltlasche greift ein separat zur Schalt stange angeordnetes Bauteil der Getriebeschaltung, beispielsweise ein Schalt finger formschlüssig ein. Über den Schaltfinger kann eine Verschiebung der Schaltschwinge und damit der erfindungsgemäßen Schaltgabel erfolgen.

Als Maßnahme mit der die Schaltschwinge reibungsmindernd auf der Schalt stange verschiebbar ist, sieht die Erfindung ein auf der Schaltstange gelager tes Führungsrohr vor. Dazu bietet es sich beispielsweise an, eine Gleitlager buchse in das Führungsrohr einzupressen, deren radiale Bauhöhe einen Ringspalt zwischen einer Mantelfläche der Schaltstange und der Innenwan dung des Führungsrohres überbrückt. Alternativ zu einer Gleitlagerbuchse kann ebenfalls eine Wälzlagerbuchse in das Führungsrohr eingepresst wer den.

Ein die Festigkeit der Schaltgabel verstärkender Aufbau wird erzielt, indem die Halbschalen der erfindungsgemäßen Schaltgabel in einer quer zu der Längs achse der Schaltstange verlaufenden Trennebene zusammengefügt sind. Da bei stützen sich die Böden beider Halbschalen aneinander ab und bilden eine große Kontaktfläche. Die zueinander gegenläufig verlaufenden Kragen beider Halbschalen verbessern das Widerstandsmoment und damit die gesamte Stei figkeit der erfindungsgemäßen Schaltgabel.

Die Halbschalen werden vor einer Montage mit dem Führungsrohr oder der Schaltstange stoffschlüssig, unlösbar miteinander verbunden. Vorzugsweise eignet sich dazu eine Widerstandsschweißung oder eine Laserschweißung.

Die Erfindung schließt weiterhin ein, die Halbschalen zu verlöten. Eine wirksa me Verbindung der Halbschalen kann außerdem durch Vernieten oder Verkle ben der Halbschalen erfolgen. Ebenfalls eignet sich ein kraftschlüssiges Ver pressen, mit dem eine wirksame Verbindung der Halbschalen erzielbar ist, bei spielsweise mittels hintergreifenden Abschnitten und gegenseitiger Verrastung.

Für die Funktion der Schaltvorrichtung ist eine verdrehgesicherte Befestigung der erfindungsgemäßen Schaltgabel an dem Führungsrohr oder der Schalt stange erforderlich. Dazu eignet sich vorzugsweise ebenfalls eine stoffschlüs sige Befestigung mittels Schweißung zwischen dem Führungskragen der Schaltgabel und dem Führungsrohr bzw. der Schaltstange. Alternativ kann eine wirksame Befestigung mittels einer Verstiftung oder Vernietung erfolgen, oder durch einen abgestimmten Preßsitz.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung schließt weiterhin ein, die Schalt gabel im Bereich der gabelförmigen Aufnahme mit zwei gegenüberliegend an geordneten Gleitschuhen zu versehen, die als separate Bauteile der Schaltga bel zugeordnet sind. Zur Erzielung einer vereinfachten Montage der Gleitschu he sind die Halbschalen im Bereich der Aufnahme mit Aussparungen oder Boh rungen versehen, die eine Befestigung der Gleitschuhe durch eine Verrastung ermöglichen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird als Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schaltgabel eine Stanzung vorgesehen, mit dem die ein zelnen Halbschalen hergestellt werden, bevor diese zu einer Einheit zusam menfügbar sind. Alternativ dazu eignet sich ein spanloses Tiefziehverfahren. Beiden Herstellverfahren gemeinsam ist eine hohe Fertigungsqualität, die sich durch eine optimale Oberflächenrauhigkeit auszeichnet, die keinerlei Nachar beit erfordert. Diese Verfahren ermöglichen eine aufgabengerechte, kostenop timierte Herstellung der erfindungsgemäßen Schaltgabel.

Zur Erzielung eines weiteren Kostenvorteils kann ein Verfahren eingesetzt werden, bei dem in einem Arbeitsgang gleichzeitig zwei Halbschalen herstell bar sind. Dazu sind die Halbschalen spiegelbildlich zueinander angeordnet und jeweils über die gabelförmige Aufnahme miteinander verbunden. Nach dem Stanzvorgang bzw. dem spanlosen Tiefziehverfahren erfolgt eine Trennung der Halbschalen, die anschließend zur Bildung einer Schaltgabel zusammenfügbar sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung bevorzugte Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße Schaltgabel, die gemeinsam mit einem Führungsrohr eine Schalt schwinge bildet;

Fig. 2 in einer Explosionszeichnung die in Fig. 1 abgebildete Schaltschwinge;

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Schaltgabel, die unmittelbar an der Schaltstange befestigt ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In der Fig. 1 ist eine Schaltgabel 1a in einem Längsschnitt dargestellt, die im wesentlichen zwei Halbschalen 2, 3 umfasst. Die Halbschalen 2, 3 sind in einer quer zu einer Längsachse 4 einer Schaltstange 5a verlaufenden Trennebene 6 zusammengefügt. Dabei bilden die Böden 7a, 7b der Halbschalen 2, 3 eine Kontaktfläche. Die aus einem dünnwandigen Blech vorzugsweise durch Stan zen oder ein spanloses Tiefziehverfahren hergestellten Halbschalen 2, 3 sind außenseitig mit einem Kragen 8a, 8b versehen, die eine verbesserte Verstei fung bzw. eine verbesserte Festigkeit der Schaltgabel 1a bewirken. Die Schalt gabel 1a ist drehfest an einem Führungsrohr 9 angeordnet, welches die Schaltstange 5a umschließt. Die Schaltgabel 1a in Verbindung mit dem Füh rungsrohr 9 bildet eine Schaltschwinge 10, die gegenüber der starr angeord neten Schaltstange 5a axial verschiebbar und/oder verdrehbar ist.

Zur reibungsmindernden Verschiebung und/oder Verdrehung der Schalt schwinge 10 sind Lagerbuchsen 11, 12 vorgesehen, die in einem Ringspalt 13 angeordnet sind, welcher sich zwischen einer Innenwandung des Führungsroh res 9 und einer Mantelfläche der Schaltstange 5a einstellt. Alternativ zu den als Wälzlager ausgebildeten Lagerbuchsen 11, 12 sind ebenfalls Gleitlagerbuch sen einsetzbar, die vorzugsweise in das Führungsrohr 9 eingepresst sind. Zur drehstarren Befestigung der Schaltgabel 1a auf der Mantelfläche des Füh rungsrohres 9, weist die Schaltgabel 1a eine Bohrung 15 auf, in die das Füh rungsrohr 9 eingepasst ist. Zur Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen der Schaltgabel 1 und dem Führungsrohr 9 ist jede Halbschale 2, 3 mit einem die Bohrung 15 umschließenden Führungskragen 14a, 14b versehen, die zueinan der gegensätzlich ausgerichtet sind.

Vorzugsweise ist die Schaltgabel 1a stoffschlüssig an dem Führungsrohr 9 befestigt, beispielsweise durch ein Verschweißen der Führungskragen 14a, 14b an dem Führungsrohr 9 oder mittels eines Preßsitzes. Die Schaltgabel 1a bildet eine gabelförmig gestaltete Aufnahme 16, die eine in Fig. 1 nicht abge bildete Schiebemuffe übergreift. Am freien Ende der Aufnahme 16 ist die Schaltgabel 1a mit Gleitschuhen 17, 18 versehen, die formschlüssig in eine Ringnut der Schiebemuffe eingreifen. Die Schaltschwinge 10 ist weiterhin mit einer Schaltlasche 19 versehen, welche am Führungsrohr 9 befestigt ist und eine versetzt zur Längsachse 4 der Schaltstange 5a angeordnete Aufnahme 20 aufweist, in die beispielsweise ein Schaltfinger eingreift, um eine Verschiebung der Schaltschwinge 10 zu bewirken.

Die Fig. 2 zeigt in einer Explosionszeichnung alle Einzelteile der Schaltgabel 1a bzw. der Schaltschwinge 10. Diese Abbildung verdeutlicht insbesondere die gabelförmige Gestaltung der Aufnahme 16, in deren Endzonen jede Halbschale 2, 3 mit Aussparungen 21, 22 versehen ist, die mit entsprechenden Ausspa rungen der benachbarten Halbschale korrespondieren und die zur Aufnahme der Gleitschuhe 17, 18 vorgesehen sind. Jeder Gleitschuh 17, 18 umfasst zwei Hälften, die axial an die Halbschalen 2, 3 zugeführt werden und formschlüssig miteinander gesichert und dabei gleichzeitig in den Aussparungen 21, 22 an der Schaltgabel 1a lagepositioniert sind. Die Fig. 2 verdeutlicht weiterhin die Gestaltung der Halbschalen 2, 3, die aus einem dünnwandigen Stahlblech spanlos geformt, mit Hilfe des umlaufenden Kragens 8a, 8b ein steifes Gebilde darstellen. Die zu einer Einheit zusammengefügten Halbschalen 2, 3 bilden die Schaltgabel 1a, deren Aufbau ein hohes Widerstandsmoment aufweist. Die Schaltlasche 19 umfasst ein an dem Führungsrohr 9 befestigtes Flachprofil, an dem sich an einem Ende eine nach außengerichtete gabelförmig gestaltete Aufnahme 20 anschließt. Die Fig. 2 zeigt außerdem die Lagerbuchsen 11, 12 als Einzelteil, die an beiden Stirnseiten in das Führungsrohr 9 eingepresst sind.

In der Fig. 3 ist die Schaltgabel 1b in einem Längsschnitt abgebildet, die un mittelbar starr, d. h. drehstarr an der Schaltstange 5b befestigt ist. Dazu sind beispielsweise die Führungskragen 14a, 14b der Halbschalen 2, 3 an der Schaltstange 5b angeschweißt. Alle übrigen Bauteile bzw. Einzelheiten der Schaltgabel 1b entsprechen der Schaltgabel 1a, die in der Beschreibung zu den Fig. 1 und 2 erläutert wurden.

Bezugszahlen

1

a Schaltgabel

1

b Schalgabel

2

Halbschale

3

Halbschale

4

Längsachse

5

a Schaltstange

5

b Schaltstange

6

Trennebene

7

a Boden

7

b Boden

8

a Kragen

8

b Kragen

9

Führungsrohr

10

Schaltschwinge

11

Lagerbuchse

12

Lagerbuchse

13

Ringspalt

14

a Führungskragen

14

b Führungskragen

15

Bohrung

16

Aufnahme

17

Gleitschuh

18

Gleitschuh

19

Schaltlasche

20

Aufnahme

21

Aussparung

22

Aussparung

Claims

1. Schaltgabel für ein Zahnräderwechselgetriebe, die an einer Schaltstan ge (5a, 5b) angeordnet ist und deren gabelförmige Aufnahme (16) form schlüssig in eine Ringnut einer Schiebemuffe eingreift, wobei die Schaltgabel (1a, 1b) zwei mittels einer spanlosen Formgebung herge stellte Halbschalen (2, 3) umfasst, die zu einer Einheit zusammengefügt sind und die Halbschalen (2, 3) jeweils einen äußeren umlaufenden in Richtung einer Längsachse (4) der Schaltstange (5a, 5b) ausgerichteten Kragen (8a, 8b) aufweisen.

2. Schaltgabel nach Anspruch 1, die an einem die Schaltstange (5a) um schließenden Führungsrohr (9) befestigt ist, zur Bildung einer Schalt schwinge (10) und die Schaltgabel (1a) verschiebbar und/oder verdreh bar zu der Schaltstange (5a) angeordnet ist (Fig. 1).

3. Schaltgabel nach Anspruch 1, die unmittelbar starr an der Schaltstange (5b) befestigt ist (Fig. 3).

4. Schaltgabel nach Anspruch 1, wobei die Halbschalen (2, 3) eine Öff nung (15) aufweisen zur Aufnahme des Führungsrohres (9) oder der Schaltstange (5b).

5. Schaltgabel nach Anspruch 4, bei der jede Halbschale (2, 3) mit einem die Öffnung (15) umschließenden, konzentrisch zu der Längsachse (4) der Schaltstange (5a, 5b) ausgerichteten Führungskragen (14a, 14b) versehen sind.

6. Schaltgabel nach Anspruch 2, wobei die Schaltschwinge (10) eine Schaltlasche (19) aufweist, versehen mit einer Aufnahme (20), in die ein der Schaltschwinge (11) nebengeordnetes Bauteil formschlüssig ein greift.

7. Schaltgabel nach Anspruch 2, deren Führungsrohr (9) wälzgelagert oder gleitgelagert auf der Schaltstange (5a) verschiebbar ist.

8. Schaftgabel nach Anspruch 1, wobei die Halbschalen (2, 3) in einer quer zu der Längsachse (4) der Schaltstange (5a, 5b) verlaufenden Trenne bene (6) zusammengefügt sind.

9. Schaltgabel nach Anspruch 1, deren Halbschalen (2, 3) stoffschlüssig, unlösbar miteinander verbunden sind.

10. Schaltgabel nach AnsprucfZ 1, die miteinander vernietete Halbschalen (2, 3) umfasst.

11. Schaltgabel nach Anspruch 1, wobei die Schaltgabel (1a) verdrehgesi chert an dem Führungsrohr (9) und die Schaltgabel (1b) drehstarr mit der Schaltstange (5b) verbunden ist.

12. Schaltgabel nach Anspruch 1, bei der die gabelförmige Aufnahme (16) der Schaltgabel (1a, 1b) mit zwei zueinander diametral gegenüberlie genden Gleitschuhen (17, 18) versehen ist.

13. Verfahren zur Herstellung einer Schaltgabel gemäß Anspruch 1, bei dem die Halbschalen (2, 3) durch ein Stanzen hergestellt werden.

14. Verfahren zur Herstellung einer Schaltgabel gemäß Anspruch 1, bei dem die Halbschalen (2, 3) mittels eines spanlosen Tiefziehverfahrens hergestellt sind.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dass die Herstellung von zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Halbschalen (2, 3) in einem Arbeitsgang vorsieht, wobei die Halbschalen (2, 3) während des Herstellverfahrens jeweils über die gabelförmige Aufnahme (16) mitein ander verbunden sind und nach Fertigstellung voneinander getrennt werden.