DE102004036369A1

DE102004036369A1 - Steuertrommelanordnung für ein Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe

Info

Publication number: DE102004036369A1
Application number: DE200410036369
Authority: DE
Inventors: Manfred Keller
Original assignee: Selzer Fertigungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Selzer Fertigungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2024-07-28
Also published as: DE102004036369B4

Abstract

Mit der Erfindung wird eine Steuertrommelanordnung für ein Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe mit einer auf besondere Weise ausgebildeten Steuertrommel (1) vorgeschlagen. Die Besonderheit der zur koaxialen Befestigung an einer axial verschiebbar und um ihre Achse begrenzt drehbar in einem Getriebegehäuse gelagerten Wählschaltwelle ausgebildeten und an ihrem Außenumfang mit einer Schaltkulissenanordnung sowie mit einer Gangwahl-Verrastungsanordnung versehenen Steuertrommel (1) besteht im wesentlichen darin, daß sie aus mehreren jeweils hinsichtlich der gestellten Maßgenauigkeits- und Festigkeitsanforderungen optimierten einfach herstellbaren Teilen zusammengesetzt ist, nämlich aus einem Trommelgrundkörper (9) aus einem ungehärteten und ohne Schwierigkeiten spangebend zu bearbeitenden Werkstoff und aus zwei getrennt davon hergestellten und aus einsatzhärtbaren Werkstoffen geformten Steuerelementen, bestehend aus einem Kulissenelement (7) und einem Verrastungselement (8), die am Außenumfang des Trommelgrundkörpers (9) durch Verbindungselemente (15) befestigt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuertrommelanordnung für ein Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe mit einer Steuertrommel, die zur koaxialen Befestigung an einer axial verschiebbar und um ihre Achse begrenzt drehbar in einem Getriebegehäuse gelagerten Wählschaltwelle ausgebildet ist und an ihrem Außenumfang mit einer Schaltkulissenanordnung sowie einer Gangwahl-Verrastungsanordnung versehen ist, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Steuertrommelanordnungen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Bei einer bekannten Anordnung ( DE 298 14 943 U1 ) ist die Trommel als Topf geformt, der mit einem Schaft kleineren Durchmessers auf der Wählschaltwelle aufsitzt und mit dieser vernietet ist. In der Wandung des Topfes sind eine Kulisse zur Begrenzung des Schaltweges der Wählschaltwelle und eine Rastierung eingeformt, die mit einer gehäusefest gelagerten Kugelraste zusammenwirkt. Bei dieser bekannten Anordnung ist die Wählschaltwelle als Rohr ausgebildet und besitzt daher einen beträchtlichen Durchmesser, so daß die Anordnung einen erheblichen Platzbedarf im Getriebegehäuse hat. Da aber der Topfdurchmesser gegenüber dem Durchmesser seines Schaftes nur etwas größer ist, ist der wirksame Außendurchmesser der Kulisse und der Rastierung klein, was für die Schalt- und Rastmechanik ungünstig ist. Darüber hinaus sind die Kulisse und auch die Rastierung erheblichen Verschleißeinwirkungen im Betrieb ausgesetzt, so daß eine Härtung dieser Elemente erforderlich ist. Hierzu muß aber der gesamte Topf mit Schaft einsatzgehärtet werden, wobei Verzugserscheinungen auftreten können, welche der erforderlichen Maß- und Formgenauigkeit der Trommelanordnung abträglich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuertrommelanordnung mit hoher Maß- und Formgenauigkeit bereitzustellen, deren Steuertrommel auf einer Wählschaltwelle aus Vollmaterial und daher vergleichsweise kleineren Durchmessers befestigt werden kann und dennoch einen vergleichsweise großen Durchmesser der Schaltkulissenanordnung und der Verrastungsanordnung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte oder zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor und werden nachfolgend ebenfalls näher erläutert.

Die erfindungsgemäße Steuertrommelanordnung ist gekennzeichnet durch einen Trommelgrundkörper aus einem ungehärteten Werkstoff und zwei getrennt davon hergestellte und aus einsatzhärtbaren Werkstoffen geformte Steuerelemente, umfassend ein Kulissenelement und ein Verrastungselement, die am Außenumfang des Trommelgrundkörpers durch Verbindungselemente befestigt sind. Diese Ausbildung ermöglicht vergleichsweise große Durchmesser für die beiden Steuerelemente und eine verbesserte Maß- und Formgenauigkeit der Trommelanordnung, die trotz erheblicher Durchmesserabmessungen an einer vollen Wählschaltwelle kleinen Durchmessers befestigt werden kann.

Wegen der maßgenauen Fertigungsmöglichkeit für den Trommelgrundkörper kann dieser entsprechend Anspruch 2 vorteilhaft einen kleineren Außendurchmesserabschnitt besitzen, dessen Durchmesser dem Sperrdurchmesser für die Blockierung der benachbarten nichtaktiven Schaltgabel entspricht, und einen größeren Außendurchmesserabschnitt, an welchem die Steuerelemente befestigt sind.

Wie im Anspruch 3 angegeben ist, kann der Trommelgrundkörper eine konzentrische Stufenbohrung aufweisen, um einerseits eine paßgenaue Befestigung an der Wählschaltwelle und andererseits die Aufnahme eines Lagervorsprungs des benachbarten Getriebegehäusedeckels zu ermöglichen.

Eine ebenso sichere wie maßgenaue und einfache Befestigung der Steuerelemente an dem Trommelgrundkörper wird wie im Anspruch 4 angegeben durch Spannhülsen erzielt, die durch nichtparallele Anordnung fest in ihren Bohrungen im Trommelgrundkörper und den Steuerelementen sitzen und sich nicht unbeabsichtigt lösen können. Vorzugsweise ist dabei die Anordnung so getroffen, wie das im Anspruch 5 angegeben ist, wobei die Spannhülsen bezüglich der Mittelachse des Trommelgrundkörpers radial gerichtet sind, d.h. nach innen zu konvergierend ausgerichtet sind.

Die Steuerelemente sind in Verfolgung des Erfindungsgedankens aus Blechmaterial maßgenau ausgeschnitten, geformt und einsatzgehärtet, während der Trommelgrundkörper vorzugsweise aus Aluminiumdruckguß geformt und anschließend spangebend bearbeitet ist, wie das aus den Ansprüchen 6 und 7 hervorgeht. Alternativ kann der Trommelgrundkörper aber auch entsprechend Anspruch 8 maßgenau aus einem ggf. glasfaserarmierten Kunststoff, beispielsweise aus Polyamid 6.6, spritzgeformt sein.

Im Interesse einer kompakten Anordnung sind entsprechend Anspruch 9 im Trommelgrundkörper Ausnehmungen für die Aufnahme der Steuerelemente eingeformt. Wenn diese Ausnehmungen für das Kulissenelement so wie im Anspruch 10 angegeben ausgebildet sind, ergibt sich eine glatte oberflächenbündige Anordnung. Für das sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung stark strukturierte Verrastungselement wird eine sichere Auflage auf den Trommelgrundkörper erreicht, wenn die Ausbildung entsprechend Anspruch 11 erfolgt. Für die Befestigung sind das Verrastungselement und der Trommelgrundkörper zweckmäßig wie im Anspruch 12 angegeben ausgebildet.

Die beiden Steuerelemente sind vorzugsweise etwa diametral gegenüberliegend am Trommelgrundkörper befestigt, wie aus Anspruch 13 hervorgeht. Sie können in einer weiteren Ausführungsform aber auch zusätzlich axial zueinander versetzt sein. Hierbei erstreckt sich wie im Anspruch 16 angegeben ist der kleinere Außendurchmesserabschnitt des Trommelgrundkörpers, der dem Sperrdurchmesser der benachbarten nichtaktiven Schaltgabel entspricht, in Umfangsrichtung nur über einen Teilbereich des Trommelgrundkörpers. Die im Anspruch 16 angegebene weitere Ausführungsform ermöglicht die Unterbringung der mit dem Verrastungselement zusammenwirkenden Kugelarretierung, nicht wie im Anspruch 15 angegeben am Deckel des Getriebegehäuses, sondern im Getriebegehäuse selbst, wodurch der Deckel unterseitig plan ausgebildet sein kann.

Die im Anspruch 14 angegebene Ausbildung eines Fensterausschnitts im Trommelgrundkörper dient dem Durchtritt eines am Deckel des Getriebegehäuses befestigten Kulissenstifts und ermöglicht die Relativverlagerungen zwischen dem Kulissenstift und den Kulissenschlitzen des Kulissenelements.

Wenn die Steuertrommelanordnung für ein Fünfganggetriebe verwendet werden soll, bei welchem der fünfte Gang und der Rückwärtsgang in derselben Gasse des Kulissenelements liegen, kann in weiterer Ausbildung der Erfindung die in den Ansprüchen 17 bis 19 angegebene am Trommelgrundkörper angeordnete Sperrklinkenanordnung zum Einsatz gelangen. Diese stellt sicher, daß beim Zurückschalten aus dem fünften Gang der Kulissenstift zwangsweise in die Neutralstellung verlagert wird und nicht in die Position des Rückwärtsgangs, was mindestens verheerende Folgen für das Wechselgetriebe hätte.

Die besondere Ausbildung und Anordnung eines Trommelgrundkörpers erlaubt vorteilhaft die Anbringung einer kegelstumpfartigen Abschrägung oder Fase am unteren oder inneren Ende des Trommelgrundkörpers, wie das im Anspruch 20 angegeben ist. Diese Abschrägung verbessert die sogenannte Diagonalschaltbarkeit ("Cross Shift").

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigt:

1 eine Längsschnittansicht durch eine Steuertrommelanordnung, befestigt an einer abgebrochen dargestellten Wählschaltwelle, die an einem Gehäusedeckel gelagert ist, ohne Darstellung weiterer Schaltungselemente des Getriebes und des Getriebegehäuses,

2 eine Seitenansicht der Steuertrommelanordnung gemäß 1,

3 die Draufsicht auf die Steuertrommelanordnung,

4 eine Seitenansicht des Trommelgrundkörpers,

5 die Draufsicht des Trommelgrundkörpers,

6 die Außenansicht des Kulissenelements,

7 die Schnittansicht durch das Kulissenelement entsprechend der Schnittverlaufslinie VII-VII in 6,

8 die Außenansicht des Verrastungselements,

9 den Schnitt durch das Verrastungselement entsprechend der Schnittverlaufslinie IX-IX in 8,

10 eine abgebrochene Seitenansicht des Trommelgrundkörpers mit den ihm unmittelbar benachbarten Schaltungselementen,

11 die abgebrochene Schnittansicht entsprechend der Schnittverlaufslinie XI-XI in 10,

12 eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Steuertrommelanordnung,

13 die Unteransicht der Steuertrommelanordnung gemäß 12,

14 eine Seitenansicht des Trommelgrundkörpers gemäß dem in den 12 und 13 gezeigten Ausführungsbeispiel,

15 die Unteransicht des Trommelgrundkörpers gemäß 14,

16 eine andere Seitenansicht des Trommelgrundkörpers gemäß dem in den 12 bis 15 gezeigten Ausführungsbeispiel in Blickrichtung des Pfeils XVI in 14,

17 eine weitere Seitenansicht des Trommelgrundkörpers gemäß dem in den 12 bis 16 gezeigten Ausführungsbeispiel in Blickrichtung des Pfeils XVII in 14,

18 eine abgebrochene Längsschnittansicht durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Steuertrommelanordnung ähnlich 1, jedoch mit einer Sperrklinkenanordnung für ein Fünfganggetriebe, bei dem der fünfte Gang und der Rückwärtsgang sich in derselben Schaltgasse befinden,

19 eine Seitenansicht der Steuertrommelanordnung gemäß 18,

20 eine Schnittansicht durch die Steuertrommelanordnung gemäß 19 entsprechend der Schnittverlaufslinie XX-XX in 19 und die

21 bis 23 in schematischer Darstellung Außenansichten des im Ausführungsbeispiel gemäß den 18 bis 20 verwendeten Kulissenelements mit unterschiedlichen Relativstellungen zwischen Kulissenstift und Kulissenelement.

Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit bzw. zur Verdeutlichung von Einzelheiten wurden für die Zeichnungen unterschiedliche Maßstäbe verwendet.

Zunächst wird zur Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispiels der Steuertrommelanordnung auf die 1 bis 11 Bezug genommen. Wie aus 1 hervorgeht, umfaßt die Steuertrommelanordnung eine Steuertrommel 1, die koaxial an einer Wählschaltwelle 2 mittels einer Spannhülse 3, beispielsweise gemäß DIN 1481 ausgebildet, befestigt ist. Die Wählschaltwelle 2 ist am Deckel 4 des Getriebegehäuses über ein Linearkugellager 5 axial verschiebbar und drehbar gelagert. Ein Wellendichtring 6 dichtet die Wählschaltwelle 2 gegenüber dem Deckel 4 ab. Am Außenumfang der Steuertrommel 1 sind Steuerelemente, bestehend aus einem Kulissenelement 7 und einem Verrastungselement 8, auf noch näher zu beschreibende Weise befestigt.
Die Steuertrommel 1 besitzt einen Trommelgrundkörper 9, der aus einem ungehärteten Werkstoff hergestellt ist, während das Kulissenelement 7 und das Verrastungselement 8, die getrennt von dem Trommelgrundkörper 9 hergestellt sind, aus einsatzhärtbaren Werkstoffen geformt sind.
Wie insbesondere aus 4 hervorgeht, besitzt der Trommelgrundkörper 9 einen kleineren Außendurchmesserabschnitt 10 und einen größeren Außendurchmesserabschnitt 11. Während der Abschnitt 10 kleineren Außendurchmessers dem Sperrdurchmesser für die Blockierung der benachbarten nichtaktiven Schaltgabel entspricht, wie später noch näher erläutert wird, sind am Abschnitt 11 größeren Außendurchmessers das Kulissenelement 7 und das Verrastungselement 8 befestigt.
Der Trommelgrundkörper 9 weist im Bereich des kleineren Außendurchmesserabschnitts 10 eine kleinere zur Mittelachse des Trommelgrundkörpers 9 konzentrische Bohrung 12 zur passenden Aufnahme der Wählschaltwelle 2 auf, wie 1 in Verbindung mit 3 oder 5 verdeutlicht. An die kleinere Bohrung 12 schließt sich eine damit konzentrische größere Bohrung 13 nach Art einer über die axiale Länge des Trommelgrundkörpers 9 durchgehenden Stufenbohrung an. Diese größere Bohrung 13 nimmt einen von der Wählschaltwelle 2 durchsetzten Lagervorsprung 14 des Deckels 4 des Getriebegehäuses auf. In diesem Lagervorsprung 14 ist auch das Linearkugellager 5 angeordnet.
Das Kulissenelement 7 und das Verrastungselement 8 sind jeweils durch Verbindungselemente, ebenfalls aus Spannhülsen 15 bestehend, am Trommelgrundkörper 9 befestigt, wobei im gezeichneten Beispiel für das Kulissenelement 7 vier Spannhülsen 15 und für das Verrastungselement 8 zwei Spannhülsen 15 in Umfangsrichtung gesehen paarweise angeordnet sind. Für die Aufnahme der Spannhülsen 15 weisen das Kulissenelement 7 vier und das Verrastungselement 8 zwei Bohrungen 16 auf, die jeweils mit entsprechenden Bohrungen 17 im Trommelgrundkörper 9 fluchten. Wesentlich für eine sichere Befestigung der Steuerelemente 7 und 8 ist es, daß die paarweise angeordneten Bohrungen 16, 17 nicht parallel zueinander ausgerichtet sind, weil sonst eine sichere Befestigung der Steuerelemente 7, 8 am Trommelgrundkörper 9 nicht möglich wäre, denn die Steuerelemente 7, 8 könnten leicht in radialer Richtung nach außen vom Trommelgrundkörper 9 abgehoben werden. Wie aus den Zeichnungen deutlich wird, sind die Bohrungen 17 für die Spannhülsen 15 in dem Trommelgrundkörper 9 und die entsprechenden Bohrungen 16 in den Steuerelementen 7, 8 bezüglich der Mittelachse des Trommelgrundkörpers 9 radial gerichtet. Wegen der paarweise vorhandenen Konvergenz der Bohrungen können die Steuerelemente 7, 8 nicht nach außen vom Trommelgrundkörper 9 abgehoben werden, es sei denn, nachdem zuvor die Spannhülsen 15 nach innen zu durchgeschlagen worden sind, bis sie aus den Bohrungen 16 in den Steuerelementen 7, 8 ausgetreten sind.
Die Steuerelemente 7, 8 sind aus Stahlblechmaterial ausgeschnitten, geformt und einsatzgehärtet, während der Trommelgrundkörper im Ausführungsbeispiel aus Aluminium-Druckguß geformt und anschließend spangebend auf die konstruktiv vorge gebenen Abmessungen bearbeitet ist. Wie aus 6 deutlich wird, ist das Kulissenelement 7 für ein 6-Gang-Wechselgetriebe mit Rückwärtsgang ausgebildet. Hierbei ist das aus einer viereckigen Blechplatte ausgeschnittene Kulissenelement kreisabschnittförmig gebogen, wie aus 7 hervorgeht, und mit einer Schlitzkonfiguration versehen. Hierbei bilden die Kulissenschlitze 18 der Schlitzkonfiguration wie üblich vier Schaltgassen, nämlich eine für den Rückwärtsgang, eine für den 1. und 2. Gang, eine für den 3. und 4. Gang und eine für den 5. und 6. Gang.
Wie aus 1 weiterhin hervorgeht, ist an einem Fortsatz 19 des Deckels 4 des Getriebegehäuses radial zur Wählschaltwelle 2 ein Kulissenstift 20 ortsfest befestigt, der durch das Kulissenelement 7 hindurchreicht und mit seinem inneren Ende an dem Lagervorsprung 14 des Deckels 4 festgelegt ist. Dem Kulissenstift 7 gegenüberliegend ist eine Kugelrastvorrichtung 21 am Deckel 4 befestigt, deren federbelastete Rastkugel 22 mit dem Verrastungselement 8 zusammenwirkt. Das Verrastungselement 8 ist so geformt, daß die einzelnen Gangstufen und die Neutralposition mit Hilfe der Kugelrastvorrichtung 21 jeweils einrasten und nur unter Überwindung der Federkraft der Kugelrastvorrichtung 21 entrastbar sind.
Aus den 2, 4, 12 und 14 ist jeweils die Bohrung 23 im Trommelgrundkörper zur Aufnahme der Spannhülse 3 ersichtlich. Der in den 2, 3, 12 und 13 dargestellte kegelstumpfförmige Vorsprung 24 des Trommelgrundkörpers ist der Schaltnocken für die Betätigung des nichtdargestellten Schalters für den Rückfahrscheinwerfer.
Im Bereich des größeren Außendurchmesserabschnitts 11 des Trommelgrundkörpers 9 sind Ausnehmungen 25 und 26 für die Aufnahme des Kulissenelements 7 bzw. des Verrastungselements 8 eingeformt, wie in den 2 bis 5 dargestellt ist. Die radiale Tiefe der Ausnehmung 25 für das Kulissenelement 7 entspricht der Dicke des Kulissenelements 7, so daß das Kulis senelement 7 mit der Außenumfangsfläche des Bereichs des größeren Außendurchmesserabschnitts 11 des Trommelgrundkörpers 9 oberflächenbündig angeordnet ist, wie 3 verdeutlicht.
Das Verrastungselement 8 liegt mit zwei Eckbereichen 27, 28 dem Außenumfang des größeren Außendurchmesserabschnitts 11 des Trommelgrundkörpers 9 auf, wie am deutlichsten aus 3 hervorgeht. An zwei anderen Eckbereichen 29, 30 liegt das Verrastungselement 8 am inneren Ende des größeren Außendurchmesserabschnitts 11 des Trommelgrundkörpers 9 jeweils einer aus der Außenfläche des größeren Außendurchmesserabschnitts 11 vorspringenden Rampe 31 bzw. 32 auf, wie aus 2 in Verbindung mit den 4 und 5 deutlich wird.
Wie aus den 2 und 8 hervorgeht, weist das Verrastungselement 8 seitliche Befestigungsvorsprünge 33, 34 für die Anbringung der Bohrungen 16 für die Spannhülsen 15 auf. Die Befestigungsvorsprünge 33, 34 sind oberflächenbündig in Vertiefungen 35 bzw. 36 der Außenumfangsfläche des größeren Außendurchmesserabschnitts 11 des Trommelgrundkörpers 9 angeordnet, wie die 4 in Verbindung mit 2 zeigt. Die Ausnehmungen 26 und die Vertiefungen 35 und 36 haben im gezeigten Ausführungsbeispiel dieselbe radiale Tiefe, wie ebenfalls in den 2 und 4 verdeutlicht ist.
Die beiden Steuerelemente, d.h. das Kulissenelement 7 und das Verrastungselement 8, sind etwa diametral gegenüberliegend am Trommelgrundkörper 9 befestigt. Im Bereich des Kulissenelements 7 ist ein Fensterausschnitt 37 in der die größere Bohrung 13 im Trommelgrundkörper 9 begrenzenden Wandung des Trommelgrundkörpers vorgesehen. Die Abmessungen des in den 1 und 4 gezeigten Fensterausschnitts 37 sind größer als die maximalen Abmessungen der Kulissenschlitze 18 im Kulissenelement 7, so daß der ortsfest am Deckel 4 des Getriebegehäuses befestigte Kulissenstift 20 durch das Kulissenelement 7 und den Fensterausschnitt 37 hindurchreichen und bei Relativverlagerungen zwischen der Wählschaltwelle 2 und dem Deckel 4 sich in jedem der Kulissenschlitze 18 und durch diese geführt bewegen kann. Die bereits beschriebene federbelastete Kugelrastvorrichtung 21, deren Rastkugel 22 mit der Kontur des Verrastungselements 8 im Eingriff steht, liegt dem Kulissenstift 20 gegenüber, wie der 1 zu entnehmen ist.
Zur Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels der Steuertrommel 1' wird nachfolgend auf die 12 bis 17 Bezug genommen. Wie daraus hervorgeht, sind das Kulissenelement 7 und das Verrastungselement 8 axial zueinander versetzt am Trommelgrundkörper 9' befestigt. Das Kulissenelement 7 und das Verrastungselement 8 sind so ausgebildet und am Trommelgrundkörper 9' befestigt, wie das zuvor beschrieben worden ist. Der Trommelgrundkörper 9' ist aber von dem Trommelgrundkörper 9 des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels unterschiedlich ausgebildet, denn der kleinere Außendurchmesserabschnitt 10' des Trommelgrundkörpers 9' liegt dem Verrastungselement 8 etwa diametral gegenüber und erstreckt sich in Umfangsrichtung nur über einen Teilbereich des Trommelgrundkörpers 9', während der demgegenüber kleinere Teilbereich des Trommelgrundkörpers 9' den Durchmesser des größeren Außendurchmesserabschnitts aufweist. Dieses geht insbesondere aus den 12, 14 und 16 unmittelbar hervor.
Der Trommelgrundkörper 9' dieses Ausführungsbeispiels ist in den 14 bis 17 in vier unterschiedlichen Ansichten dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Ausbildung des Trommelgrundkörpers 9' im Bereich des Kulissenelements 7 vollständig mit dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel übereinstimmt. Auch hier ist die Ausnehmung 25 vorhanden, in welcher sich der Fensterausschnitt 37 und vier Bohrungen 17 für die Aufnahme der Spannhülsen 15 befinden.
Im Bereich des Verrastungselements 8 ist die Ausbildung des Trommelgrundkörpers 9' im wesentlichen mit derjenigen des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels übereinstimmend, ist jedoch demgegenüber axial verlagert. Auch hier ist die Ausneh mung 26' vorhanden, an welche sich die Vertiefungen 35', 36' für die Aufnahme der Befestigungsvorsprünge 33 bzw. 34 des Verrastungselements 8 anschließen. In den Vertiefungen 35', 36' befinden sich wiederum Bohrungen 17' für die Aufnahme der Spannhülsen 15. Auch Rampen 31', 32' für die Auflage der zugeordneten Eckbereiche 29 bzw. 30 des Verrastungselements 8 sind vorgesehen.
Für die Aufnahme der nach innen vorstehenden Konturbereiche des Verrastungselements 8 ist im Trommelgrundkörper 9' ein Wandungsausschnitt 38' vorgesehen, der in 16 dargestellt ist. Ein entsprechender Wandungsausschnitt 38 ist auch bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel vorhanden, wie aus 1 ersichtlich ist.
Das unter Bezugnahme auf die 12 bis 17 beschriebene Ausführungsbeispiel mit seinem Axialversatz des Verrastungselements 8 gegenüber dem Kulissenelement 7 ermöglicht eine vereinfachte Ausbildung des Deckels 4 des Getriebegehäuses, weil hierbei die Kugelrastvorrichtung 21 nicht mehr am Deckel 4 anzubringen ist, wie in 1 gezeigt, sondern im Getriebegehäuse selbst (nicht dargestellt). Der Deckel kann daher in diesem Bereich seiner Auflagefläche für das Getriebegehäuse plan ausgebildet sein.
Zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Steuertrommelanordnung 1'' wird nachfolgend auf die 18 bis 23 Bezug genommen. Dieses Ausführungsbeispiel betrifft die Ausbildung der Steuertrommelanordnung 1'' für ein Fünfganggetriebe, bei welchem sich der 5. Gang und der Rückwärtsgang in einer gemeinsamen Schaltgasse befinden, so daß die Gefahr besteht, daß beim Zurückschalten aus dem 5. Gang der Rückwärtsgang eingelegt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist am Trommelgrundkörper 9'' mit axialem Abstand zu dem Kulissenelement 39 eine Sperrklinke 40 an einem radial zur Mittelachse des Trommelgrundkörpers 9'' gerichteten und am Trommelgrundkörper 9'' befestigten Schwenkzapfen 41 in zwei Richtungen schwenkbar angebracht. Die Sperrklinke 40 ist in beiden Schwenkrichtungen auf noch näher zu erläuternde Weise federbelastet, wobei ihre von dem Kulissenelement 39 wegführende Schwenkbarkeit durch einen am Trommelgrundkörper 9'' angebrachten Anschlag 42 begrenzt ist.
Am Deckel 43 des nicht dargestellten Getriebegehäuses ist parallel zu dem Kulissenstift 20 und mit axialem Abstand dazu ein Sperrstift 44 ortsfest an einem Fortsatz 45 des Deckels 43 angebracht. An diesem Fortsatz 45 befindet sich auch der Kulissenstift 20. Die Anordnung von Sperrklinke 40 und Sperrstift 44 ist so getroffen, daß der Sperrstift 44 bei Austritt des Kulissenstifts 20 aus dessen den fünften Gang definierender Stellung (22) in der gemeinsamen Schaltgasse auf die Sperrklinke 40 auftrifft, diese gegen den Anschlag 42 verschwenkt und auf der Sperrklinke 40 geführt gleitend den Kulissenstift 20 aus der gemeinsamen Schaltgasse heraus in die Neutralposition bewegt (21). Bei Bewegung des Kulissenstifts 20 von der Neutralposition (21) in die gemeinsame Schaltgasse hinein verschwenkt der Sperrstift 44 die Sperrklinke von dem Anschlag 42 hinweg, bis die Sperrklinke 40 den Eintritt des Kulissenstifts 20 wahlweise in die Stellung des 5. Gangs oder des Rückwärtsgangs in der gemeinsamen Schaltgasse freigibt. In 23 sind die relative Position des Kulissenstifts 20 in dem Kulissenelement 39 und die Position des Sperrstifts 44 an der Sperrklinke 40 dargestellt, wenn der Rückwärtsgang eingelegt ist.
Die Sperrklinke 40 ist als zweiarmiger Hebel ausgebildet und besitzt einen dem Sperrstift 44 zugeordneten längeren Führungs- und Sperrarm 46 sowie einen dem Federangriff zugeordneten Stellarm 47.
Zur Federbelastung der Sperrklinke 40 ist eine den Schwenkzapfen 41 umschlingende Schraubendrehfeder 48 vorgesehen. Die beiden Federenden 49 und 50 der Schraubendrehfeder 48 liegen dem Stellarm 47 an gegenüberliegenden Seiten desselben mit Vorspannung an. Gleichzeitig liegen die beiden Federenden 49, 50 auch Abstützflächen am Trommelgrundkörper 9'', die in Ausnehmungen 51 und 52 im Trommelgrundkörper 9'' gebildet sind, mit Vorspannung an. Die Anordnung der Schraubendrehfeder 48 ist insbesondere in den 19 und 20 dargestellt. Je nach Schwenkrichtung der Sperrklinke 40 hebt jeweils eines der Federenden 49, 50 der Schraubendrehfeder 48 gegen die Rückstellkraft der Schraubendrehfeder von einer der Abstützflächen in den Ausnehmungen 51, 52 ab.
In 10 sind der Trommelgrundkörper 9 bzw. 9' bzw. 9'', die Wählschaltwelle 2, zwei Schaltschienen 53, 54 und ein an der Wählschaltwelle 2 durch eine Spannhülse 55 unverdrehbar und unverschiebbar befestigter Schaltfingerhalter 56 dargestellt. Der am Schaltfingerhalter 56 befestigte Schaltfinger 57 ist in 10 durch die Wählschaltwelle 2 verdeckt, in 11 jedoch dargestellt, und befindet sich im Eingriff mit einer ihm zugeordneten Schaltausnehmung in der Schaltschiene 54. Die in 11 dargestellte Schaltausnehmung 58 befindet sich in der Schaltschiene 53, entspricht jedoch der in der Zeichnung nicht sichtbaren Schaltausnehmung in der Schaltschiene 54.
Die Schaltschienen 53, 54 sind wie üblich relativ zur Wählschaltwelle 2 und den daran befestigten Teilen ortsfest, aber in ihrer Längsrichtung verschiebbar angeordnet, soweit sie nicht durch die jeweilige Stellung der Schaltbetätigungselemente blockiert sind. In der in den 10 und 11 gezeigten Relativlage der Teile ist die Schaltschiene 53 gegen Verschiebungen blockiert, weil sich der Trommelgrundkörper 9 bzw. 9' bzw. 9'' mit seinem kleineren Außendurchmesserabschnitt 10 bzw. 10' innerhalb eines Sperrausschnitts 59 der Schaltschiene 53 befindet, wie aus 11 ersichtlich ist. Der Sperrdurchmesser des Sperrausschnitts 59 entspricht etwa dem Durchmesser des Außendurchmesserabschnitts 10 bzw. 10'. Die Schaltschiene 54 befindet sich im Eingriff mit dem Schaltfinger 57 und ist nicht gegen Verschiebungen blockiert, so daß es sich in der gezeichneten Relativlage um die aktive Schaltschiene handelt.
Wie in den 1, 2, 4, 12, 14, 16 und 17 dargestellt ist, kann der Trommelgrundkörper 9 bzw. 9' bzw. 9'' an seinem kleineren Außendurchmesserabschnitt 10 bzw. 10' mit einer die Diagonalschaltbarkeit des Getriebes verbessernden kegelstumpfförmigen Abschrägung oder Fase 60 enden.
Mit der Erfindung wird eine Steuertrommelanordnung für ein Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe mit einer auf besondere Weise ausgebildeten Steuertrommel vorgeschlagen. Die Besonderheit der zur koaxialen Befestigung an einer axial verschiebbar und um ihre Achse begrenzt drehbar in einem Getriebegehäuse gelagerten Wählschaltwelle ausgebildeten und an ihrem Außenumfang mit einer Schaltkulissenanordnung sowie mit einer Gangwahl-Verrastungsanordnung versehenen Steuertrommel besteht im wesentlichen darin, daß sie aus mehreren jeweils hinsichtlich der gestellten Maßgenauigkeits- und Festigkeitsanforderungen optimierten einfach herstellbaren Teilen zusammengesetzt ist, nämlich aus einem Trommelgrundkörper aus einem ungehärteten und ohne Schwierigkeiten spangebend zu bearbeitenden Werkstoff und aus zwei getrennt davon hergestellten und aus einsatzhärtbaren Werkstoffen geformten Steuerelementen, bestehend aus einem Kulissenelement und einem Verrastungselement, die am Außenumfang des Trommelgrundkörpers durch Verbindungselemente befestigt sind.

1, 1', 1'': Steuertrommel
2: Wählschaltwelle
3: Spannhülse
4: Deckel
5: Linearkugellager
6: Wellendichtring
7: Kulissenelement
8: Verrastungselement
9, 9', 9'': Trommelgrundkörper
10, 10': kleiner Außendurchmesserabschnitt
11: größerer Außendurchmesserabschnitt
12: kleinere Bohrung
13: größere Bohrung
14: Lagervorsprung
15: Spannhülsen
16: Bohrungen
17, 17': Bohrungen
18: Kulissenschlitze
19: Fortsatz
20: Kulissenstift
21: Kugelrastvorrichtung
22: Rastkugel
23: Bohrung
24: kegelstumpfförmiger Vorsprung
25: Ausnehmung
26, 26': Ausnehmungen
27: Eckbereich
28: Eckbereich
29: Eckbereich
30: Eckbereich
31, 31': Rampe
32, 32': Rampe
33: Befestigungsvorsprung
34: Befestigungsvorsprung
35, 35': Vertiefung
36, 36': Vertiefung
37: Fensterausschnitt
38, 38': Wandungsausschnitt
39: Kulissenelement
40: Sperrklinke
41: Schwenkzapfen
42: Anschlag
43: Deckel
44: Sperrstift
45: Fortsatz
46: Führungs- und Sperrarm
47: Stellarm
48: Schraubendrehfeder
49: Federende
50: Federende
51: Ausnehmung
52: Ausnehmung
53: Schaltschiene
54: Schaltschiene
55: Spannhülse
56: Schaltfingerhalter
57: Schaltfinger
58: Schaltausnehmung
59: Sperrausschnitt
60: kegelstumpfförmige Abschrägung (Fase)

Claims

Steuertrommelanordnung für ein Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe mit einer Steuertrommel (1; 1'; 1''), die zur koaxialen Befestigung an einer axial verschiebbar und um ihre Achse begrenzt drehbar in einem Getriebegehäuse gelagerten Wählschaltwelle (2) ausgebildet ist und an ihrem Außenumfang mit einer Schaltkulissenanordnung sowie mit einer Gangwahl-Verrastungsanordnung versehen ist, gekennzeichnet durch einen Trommelgrundkörper (9; 9'; 9'') aus einem ungehärteten Werkstoff und zwei getrennt davon hergestellte und aus einsatzhärtbaren Werkstoffen geformte Steuerelemente, umfassend ein Kulissenelement (7; 39) und ein Verrastungselement (8), die am Außenumfang des Trommelgrundkörpers (9; 9'; 9'') durch Verbindungselemente befestigt sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelgrundkörper (9; 9'; 9'') einen kleineren Außendurchmesserabschnitt (10; 10'), dessen Durchmesser dem Sperrdurchmesser für die Blockierung der benachbarten nichtaktiven Schaltschiene entspricht, und einen größeren Außendurchmesserabschnitt (11) besitzt, an welchem die Steuerelemente befestigt sind.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelgrundkörper (9; 9'; 9'') im Bereich des kleineren Außendurchmesserabschnitts (10; 10') eine kleinere konzentrische Bohrung (12) zur passenden Aufnahme der Wählschaltwelle (2) aufweist und daran anschließend eine größere konzentrische Bohrung (13) zur partiellen Aufnahme eines von der Wählschaltwelle (2) durchsetzten Lagervorsprungs (14) eines benachbarten Deckels (4; 43) des Getriebegehäuses besitzt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente, durch welche die Steuerelemente an dem Trommelgrundkörper befestigt sind, als Spannhülsen (15) ausgebildet sind, die jeweils in miteinander fluchtende Bohrungen (16, 17; 17') in den Steuerelementen und dem Trommelgrundkörper (9; 9'; 9'') eingetrieben sind, wobei die Spannhülsen (15) für die Befestigung der Steuerelemente in Umfangsrichtung paarweise angeordnet und ihre Bohrungen (16, 17; 17') in den Steuerelementen und dem Trommelgrundkörper (9; 9'; 9'') nicht parallel zueinander ausgerichtet sind.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (16, 17; 17') für die Spannhülsen (15) in den Steuerelementen und dem Trommelgrundkörper (9; 9'; 9'') bezüglich der Mittelachse des Trommelgrundkörpers radial gerichtet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelemente aus Blechmaterial ausgeschnitten, geformt und einsatzgehärtet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelgrundkörper (9; 9'; 9'') aus Aluminium-Druckgruß geformt und anschließend spangebend bearbeitet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelgrundkörper (9; 9'; 9'') aus einem ggf. glasfaserarmierten thermoplastischen Kunststoff spitzgeformt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des größeren Außendurchmesserabschnitts (11) des Trommelgrundkörpers (9; 9'; 9'') Ausnehmungen (25, 26; 26') für die Aufnahme der Steuerelemente eingeformt sind.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Tiefe der Ausnehmung (25) für das Kulissenelement (7; 39) der Dicke des Kulissenelements entspricht, so daß das Kulissenelement (7; 39) mit der Außenumfangsfläche des Bereichs des größeren Außendurchmesserabschnitts(11) des Trommelgrundkörpers (9; 9'; 9'') oberflächenbündig angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verrastungselement (8) an zwei Eckbereichen (27, 28) dem Außenumfang des größeren Außendurchmesserabschnitts (11) des Trommelgrundkörpers (9; 9'; 9'') aufliegt, und daß das Verrastungselement (8) an zwei anderen Eckbereichen (29, 30) am inneren Ende des größeren Außendurchmesserabschnitts (11) des Trommelgrundkörpers (9; 9'; 9'') jeweils einer aus der Außenfläche des größeren Außendurchmesserabschnitts vorspringenden Rampe (31, 32; 31', 32') aufliegt.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verrastungselement (8) seitliche Befestigungsvorsprünge (33, 34) für die Anbringung der Bohrungen (16) für die Spannhülsen (15) aufweist, wobei die Befestigungsvorsprünge (33, 34) oberflächenbündig in Vertiefungen (35, 36; 35', 36') der Außenumfangsfläche des größeren Außendurchmesserabschnitts (11) des Trommelgrundkörpers (9; 9'; 9'') angeordnet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerelemente etwa diametral gegenüberliegend am Trommelgrundkörper (9; 9'; 9'') befestigt sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Kulissenelements (7; 39) ein Fensterausschnitt (37) in der die größere Bohrung (13) im Trommelgrundkörper (9; 9'; 9'') begrenzenden Wandung des Trommelgrundkörpers vorgesehen ist, dessen Abmessungen größer als die maximalen Abmessungen der Kulissenschlitze (18) im Kulissenelement (7; 39) sind, so daß ein ortsfest am Deckel (4; 43) des Getriebegehäuses befestigter Kulissenstift (20) durch das Kulissenelement (7; 39) und den Fensterausschnitt (37) hindurchreichen und bei Relativverlagerungen zwischen der Wählschaltwelle (2) und dem Deckel (4; 43) des Getriebegehäu ses sich in jedem der Kulissenschlitze des Kulissenelements(7; 39) durch die Kulissenschlitze (18) geführt bewegen kann.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß am Deckel (4) des Getriebegehäuses dem Kulissenstift (20) gegenüberliegend eine federbelastete Kugelrastvorrichtung (21) angebracht ist, die mit der Kontur des Verrastungselements (8) im Eingriff steht.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Kulissenelement (7) und das Verrastungselement (8) axial zueinander versetzt am Trommelgrundkörper (9') befestigt sind, wobei der kleinere Außendurchmesserabschnitt (10') des Trommelgrundkörpers (9') dem Verrastungselement (8) etwa diametral gegenüberliegt und sich in Umfangsrichtung nur über einen Teilbereich des Trommelgrundkörpers (9') erstreckt.
Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 15 für ein Fünfganggetriebe, bei welchem dem fünften Gang und dem Rückwärtsgang eine gemeinsame Schaltgasse im Kulissenelement (39) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Trommelgrundkörper (9'') mit axialem Abstand zu dem Kulissenelement (39) eine Sperrklinke (40) an einem radial zur Mittelachse des Trommelgrundkörpers (9'') gerichteten und am Trommelgrundkörper befestigten Schwenkzapfen (41) in zwei Richtungen schwenkbar angebracht, in beiden Schwenkrichtungen federbelastet ist und ihre von dem Kulissenelement (39) wegführende Schwenkbewegbarkeit durch einen am Trommelgrundkörper (9'') angebrachten Anschlag (42) begrenzt ist, und daß am Deckel (43) des Getriebegehäuses parallel zu dem Kulissenstift (20) und mit Abstand dazu ein Sperrstift (44) ortsfest so angebracht ist, daß der Sperrstift (44) bei Austritt des Kulissenstifts (20) aus dessen den fünften Gang definierender Stellung in der gemeinsamen Schaltgasse auf die Sperrklinke (40) auftrifft, diese gegen den Anschlag (42) verschwenkt und auf der Sperrklinke (40) geführt gleitend den Kulissenstift (20) aus der gemeinsamen Schaltgasse heraus in die Neutralposition bewegt, jedoch bei Bewegung des Kulissenstifts (20) von der Neutralposition in die gemeinsame Schaltgasse hinein die Sperrklinke (40) von dem Anschlag (42) hinweg verschwenkt, bis diese den Eintritt des Kulissenstifts (20) wahlweise in die Stellung des fünften Gangs oder des Rückwärtsgangs in der gemeinsamen Schaltgasse freigibt.
Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (40) als zweiarmiger Hebel mit einem dem Sperrstift (44) zugeordneten längeren Führungs- und Sperrarm (46) und einem dem Federangriff zugeordneten Stellarm (47) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Federbelastung der Sperrklinke (40) eine den Schwenkzapfen (41) umschlingende Schraubendrehfeder (48) vorgesehen ist, deren beide Enden (49, 50) dem Stellarm (47) an gegenüberliegenden Seiten desselben mit Vorspannung anliegen und gleichzeitig auch Abstützflächen am Trommelgrundkörper (9'') mit Vorspannung anliegen, von denen jeweils ein Ende der Schraubendrehfeder (48) je nach Schwenkrichtung der Sperrklinke (40) gegen die Rückstellkraft der Schraubendrehfeder (48) abhebt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelgrundkörper (9; 9'; 9'') an seinem kleineren Außendurchmesserabschnitt (10; 10') mit einer die Diagonalschaltbarkeit des Getriebes verbessernden kegelstumpfförmigen Abschrägung (60) endet.