DE102004053205A1

DE102004053205A1 - Druckmittelbetätigte Schaltvorrichtung eines Stufenwechselgetriebes

Info

Publication number: DE102004053205A1
Application number: DE102004053205A
Authority: DE
Inventors: Gunter Dipl.-Ing. Hirt; Andreas Dipl.-Ing. Grieshammer
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2024-11-05
Also published as: EP1548333B1; EP1548333A1; DE502004001405D1; DE102004053205B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung zeigt eine druckmittelbetätigte Schaltvorrichtung eines Wechselgetriebes mit einer Schaltstange bzw. einer Schaltschiene, welche mit ihren Enden in Zylinder eingreift und in diesen längsverschiebbar geführt ist. Es ist mindestens eine Druckkammer vorgesehen, die mit einer Druckmittelleitung kommuniziert. Durch Zuleiten von Druckmittel in die Druckkammer kann die Schaltstange bzw. die Schaltschiene längs in eine Richtung verschoben werden. Zum Erzeugen einer Gegenkraft sind eine weitere Druckkammer oder Federelemente vorgesehen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Schaltvorrichtung eines Stufenwechselgetriebes nach dem Oberbegriff eines der Ansprüche 1, 13 oder 20.
Es sind druckmittelbetätigte Schaltvorrichtungen eines Stufenwechselgetriebes bekannt, bei denen die Enden einer Schaltstange bzw. einer Schaltschiene kolbenförmig ausgebildet sind. Die Kolben sind axial verschiebbar in Zylindern, die im Getriebegehäuse ausgebildet sind, geführt. Die Kolben und die Zylinder bilden Druckkammern aus. Über Druckmittelleitungen, die im Getriebegehäuse angeordnet sind, können diese Druckkammern mit Druckmittel versorgt werden. Der daraus resultierende Druck in den Druckkammern beaufschlagt die Kolben und damit die Schaltstange mit einer axial gerichteten Kraft. Durch Anlegen unterschiedlicher Drücke an die zwei Druckkammern kann die Schaltstange in einer definierten Art und Weise zwischen mindestens zwei Positionen verschoben werden. Gleichzeitig mit der Schaltstange wird ein daran befestigtes Schaltelement zwischen diesen mindestens zwei axial benachbarten Stellungen verschoben. Bei dem Schaltelement kann es sich entweder um eine Schaltgabel oder einen Schaltfinger handeln. Meist wird die Schaltstange zwischen drei axial benachbarten Positionen verschoben, wobei die axial außen liegenden Stellungen einem eingelegten Gang und die mittlere Stellung einer Neutralstellung entsprechen. Als Druckmittel wäre eine geeignete Hydraulikflüssigkeit oder Druckluft denkbar. Weiterhin ist es durchaus denkbar auch andere Getriebeelemente, wie beispielsweise ein Zahnrad zum Schalten eines Rückwärtsganges auf diese Art zu bewegen.
Eine druckmittelbetätigte Schaltvorrichtung eines Stufenwechselgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 34 35 160 C2 bekannt. An der Schaltstange ist mittig eine Schaltgabel befestigt. Die Schaltstange trägt an ihren beiden axialen Enden je einen Kolben und ist in zylindrischen Ausnehmungen an gegenüberliegenden Seiten des Getriebegehäuses axial verschiebbar gelagert. Je ein Kolben bildet zusammen mit je einer zylindrischen Ausnehmung eine Druckkammer. Jede Druckkammer kommuniziert mittels einer Druckmittelleitung mit einem Druckmittelreservoir, wobei die Druckmittelleitungen in gegenüberliegenden Wandungen des Getriebegehäuses eingebracht sind. Durch Anlegen unterschiedlicher Drücke in beiden Druckkammern kann die Schaltstange in drei axial benachbarte Positionen verfahren werden. Weiterhin ist ein an der Schaltstange angreifendes Federelement vorgesehen. Fällt während eines Schaltvorganges die Druckmittelzufuhr aus, hat dieses Federelement die Aufgabe den Schaltvorgang zu Ende zuführen oder den oder die Schaltstange die in ursprüngliche Position zurückzuführen.
Neben der Vielzahl der benötigten Dichtungsstellen wirkt sich in dieser Lösung die räumliche Trennung der Druckmittelleitungen im Getriebegehäuse nachteilig aus. Das Einbringen der Druckmittelleitungen in sich gegenüberliegende Wandungen des Getriebegehäuses stellt einen aufwendigen und kostenintensiven Arbeitsschritt dar.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit eine druckmittelbetätigte Schaltvorrichtung eines Stufenwechselgetriebes zu schaffen, für die die Kosten und der Aufwand bei der Bearbeitung des Getriebegehäuses gesenkt werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schaltstange zumindest teilweise hohl ausgeführt ist und zumindest die erste Druckkammer über den hohl ausgeführten Teil der Schaltstange mit der zugehörigen Druckmittelleitung kommuniziert.

Die Schaltstange ist zumindest teilweise mit einer Bohrung versehen, wobei mindestens ein axiales Ende der Schaltstange, welches in einem der Druckkammern angebracht ist, offen ausgeführt ist. Eine Druckmittelleitung kommuniziert mit der Bohrung der Schaltstange. Dadurch kann das Druckmittel über die Druckmittelleitung und die Bohrung in diese Druckkammer gelangen. In dieser Ausführungsform ist mehr Flexibilität bzgl. des genauen Verlaufs der Druckmittelleitungen gegeben. Auch denkbar wären Druckmittelleitung die außerhalb der Wandungen des Getriebegehäuses verlaufen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist auf der Schaltstange im Bereich der axialen Enden je ein ringförmiger Körper angebracht.

Die Ringkörper können kraftschlüssig oder mittels Schweiß-, Niet- oder Klebeverbindung mit der Schaltstange verbunden sein. Vorteilhafterweise schließen die ringförmigen Körper an den Stirnseiten der Schaltstange bündig mit dieser ab. Dadurch vergrößern sich die radialen Flächen, an denen das Druckmittel angreifen kann.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung mündet die zweite Druckmittelleitung direkt in die zweite Druckkammer. Weiterhin mündet die erste Druckmittelleitung in einen Hohlraum, der sich an die zweite Druckkammer anschließt. Zusätzlich ist die Schaltstange mit einer axialen ersten Bohrung versehen, wobei sich die Bohrung von einem axialen Ende der Schaltstange zum anderen axialen Ende erstreckt. Weiterhin ist vorgesehen, dass der Hohlraum mit der Bohrung der Schaltstange kommuniziert.

In dieser Ausführungsform verlaufen die Druckmittelleitung nahe benachbart in einer Wand des Getriebegehäuses. Die Druckmittelleitungen münden in benachbarte Hohlräume. Der erste Hohlraum ist über die durchgehende Bohrung in der Schaltstange mit der ersten Druckkammer an dem von den Hohlräumen abgewandten axialen Ende der Schaltstange verbunden. Druckmittel kann über diesen Weg in die erste Druckkammer gelangen und eine axial gerichtete Kraft auf die Schaltstange bzw. eine Stirnseite des ringförmigen Körpers ausüben. Der zweite Hohlraum, in den die andere Druckmittelleitung mündet ist die zweite Druckkammer, in der das Druckmittel ebenfalls eine axial gerichtete Kraft auf die Schaltstange bzw. eine Stirnseite des ringförmigen Körpers ausüben kann. Vorteilhaft wirkt sich in dieser Ausführungsform aus, dass nur eine Getriebegehäusehälfte mit Druckmittelleitungen zu versehen ist, wodurch der Aufwand und die Kosten zur Herstellung des Getriebegehäuses signifikant sinken.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in der zweiten Druckkammer ein zumindest teilweise zylindrisch ausgeführter Hydraulikeinsatz mit einer entlang der Zylinderachse durchgehenden zweiten Bohrung angebracht, wobei dessen erstes axiales Ende in die hohl ausgeführte Schaltstange und dessen zweites axiales Ende in eine Getriebegehäusebohrung im Boden der zweiten Druckkammer eingreift, der Hydraulikeinsatz den Hohlraum von der zweiten Druckkammer trennt und die Verbindungsstellen zwischen dem Hydraulikeinsatz und der Schaltstange und zwischen dem Hydraulikeinsatz und dem Boden der zweiten Druckkammer druckdicht ausgeführt sind.

Der Boden des ersten Zylinders ist mit einer Getriebegehäusebohrung versehen. Die beiden Druckmittelleitungen münden in der Getriebegehäusebohrung, wobei die Druckmittelleitungen in axialer Richtung der Schaltstange versetzt zueinander angeordnet sind. Ein zumindest teilweise zylindrisch ausgeführter Hydraulikeinsatz ist in diese Bohrung eingeführt. Dabei ist der Hydraulikeinsatz derart ausgeführt, dass eine seiner zylindrischen Mantelflächen in die Getriebegehäusebohrung eingreift und an einer Stelle zwischen den Druckmittellei tungen einen druckdichten, ringförmigen Kontakt mit dem Getriebegehäuse bildet. Vorteilhafterweise ist der Außendurchmesser des Hydraulikeinsatzes im Bereich der ersten Druckmittelleitung geringer ausgeführt, wodurch ein Hohlraum in Form einer ringförmigen Nut gebildet wird, in die die erste Druckmittelleitung mündet.

Der Hydraulikeinsatz ist mit einem sich in axialer Richtung der Schaltstange erstreckenden zylindrischen Abschnitt versehen, wobei dieser in die Bohrung der Schaltstange eingreift. Der Außendurchmesser dieses zylindrischen Abschnittes ist dem Innendurchmesser der Bohrung der Schaltstange angepasst. Weiterhin ist auf der Außenmantelfläche dieses zylindrischen Abschnittes ein Dichtring vorgesehen, der die Kontaktfläche zur Schaltstangenbohrung abdichtet. In den Hydraulikeinsatz ist eine Bohrung eingebracht, die sich von dessen in der Schaltstange befindlichen Ende bis in den Bereich der ringförmigen Nut erstreckt. Die Nut und die Bohrung sind über radial innerhalb des Hydraulikeinsatzes verlaufende Stichbohrungen miteinander verbunden.

Die erste Druckmittelleitung kommuniziert über die Nut, die Stichbohrungen, die Bohrung innerhalb des Hydraulikeinsatzes und die Bohrung innerhalb der Schaltstange mit der ersten Druckkammer, die durch einen ersten Zylinder und die Stirnfläche der Schaltstange bzw. eine Stirnseite des ringförmigen Körpers begrenzt wird.

Die zweite Druckmittelleitung mündet direkt in den zweiten Zylinder, der nun durch die Stirnseite der Schaltstange bzw. eine Stirnseite des ringförmigen Körpers, die Mantelfläche des Zylinders und den Hydraulikeinsatz begrenzt wird.

Neben dem Vorteil der eng benachbarten Druckmittelleitungen liegt ein weiterer Vorteil darin, dass die Zuleitungen zu den Druckkammern durch einfache Mittel, und zwar durch eine Bohrung und einen kostengünstigen Hydraulikeinsatz, gewährleistet wird.

Vorteilhafterweise ist die erste Druckkammer mit einem Längsanschlag für die Schaltstange bzw. den ringförmigen Körper versehen. Diese kann mittels einer Mulde im Boden der ersten Druckkammer ausgeführt sein. Vorteilhafterweise ist die Mulde im Bereich der ersten Bohrung der zumindest teilweise hohl aus geführten Schaltstange angeordnet und erstreckt sich in radialer Richtung zumindest teilweise über die Begrenzung der Bohrung hinaus. Weiterhin ist in der zweiten Druckkammer ebenfalls ein Längsanschlag vorgesehen.

Durch diese Weiterbildung wird gewährleistet, dass selbst dann, wenn die Schaltstange am Boden des Zylinders zum Anliegen kommt, das Druckmittel weiterhin an der Stirnfläche der Schaltstange angreifen und die Schaltstange damit verschoben werden kann. Die Längsanschläge können natürlich auch durch vorstehende Keile, ringförmige Abstandshalter oder dergleichen in den Zylindermantelflächen oder Zylinderböden gebildet werden.

Ebenfalls möglich ist, dass der Längsanschlag der zweiten Druckkammer einteilig mit dem Hydraulikeinsatz ausgebildet ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind auf dem zylindrischen Abschnitt des Hydraulikeinsatzes und der ersten Bohrung der Schaltstange Positionssensoren angebracht.

Weiterhin ist vorgesehen, dass zwischen den inneren zylindrischen Mantelflächen der Zylinder und der Schaltstange je ein Radial-Linearwälzlager angeordnet ist.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist eine druckmittelbetätigte Schaltvorrichtung eines Stufenwechselgetriebes mit einem Trägerelement versehen, an dem ein Schaltelement befestigt ist. Weiterhin ist eine Längsführung und ein Zylinder vorgesehen, wobei ein längsseitiges Ende des Trägerelementes in die Längsführung eingreift und das zweite längsseitige Ende in den zweiten Zylinder derart eingreift, dass eine Druckkammer ausgebildet ist. Zusätzlich ist eine Druckmittelleitung ausgebildet, die mit der Druckkammer kommuniziert und diese mit einem Druckmittel beaufschlagt. Ein Federelement ist vorgesehen, welches in Wirkverbindung mit dem Trägerelement steht, wobei die Kraftrichtung des Federelements entgegengesetzt zu der Richtung der Kraft ist, die vom Hydraulikmittel auf das Trägerelement ausgeübt wird.

In dieser Ausführungsform ist nur noch eine Druckkammer und damit eine Druckmittelleitung innerhalb des Getriebegehäuses vorgesehen. Die Rückstellkraft gegen die von der Druckkammer erzeugten axialen Kraft auf das Trägerelement wird durch eine Feder bereitgestellt, die mit dem Trägerelement in Wirkverbindung gebracht ist. Vorteilhaft wirkt sich dies auf die Kosten und den Aufwand bei der Produktion des Getriebegehäuses aus. Als Trägerelement kommt sowohl eine Schaltschiene als auch eine Schaltstange in Frage. Als Federelement können beispielsweise Spiral-, Tonnen-, Schrauben-, Blatt-, Teller- oder Plattenfeder verwendet werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf dem Trägerelement im Bereich des längsseitigen Endes, welches in die Druckkammer eingreift, ein ringförmiger Körper angebracht ist. Weiterhin ist die Druckkammer mit einem Längsanschlag für das Trägerelement bzw. den ringförmigen Körper versehen.

Wie in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird durch den bündig mit der Stirnseite des Trägerelementes an diesem angebrachten ringförmigen Körper die Fläche, an der die axial gerichtete Kraft angreifen kann, erhöht. Durch die Anschläge wird sichergestellt, dass das Trägerelement selbst in seiner maximal eingefahrenen Stellung noch von dem Druckmittel bewegt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen dass das Federelement an dem längsseitigen Ende des Trägerelementes angreift, welches in die Längsführung eingreift, wobei sich das Federelement sich an einem Boden der Längsführung abstützt. Vorteilhaft wirkt sich hierbei aus, dass das Federelement in der Längsführung verliersicher und ortsfest angebracht ist.

Weiterhin ist vorgesehen, dass in die Längsführung eine Gleithülse, ein Linearwälzlager oder ein Radial-Linearwälzlager eingebracht ist. Das Trägerelement stützt sich über die Gleithülse bzw. das Radial-Linearwälzlager an der Längsführung ab und ist in dieser linear und in Umfangsrichtung gelagert, wodurch der Verschleiß minimiert wird.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer druckmittelbetätigten Schaltvorrichtung eines Stufenwechselgetriebes ist mit einem Trägerelement, an dem ein Schaltelement befestigt ist, und mit einem doppelt wirkenden Stellzylinder, mit einem Deckel, in den eine Bohrung eingebracht ist, einem Boden und einer inneren zylindrischen Mantelfläche ausgeführt. Das Trägerelement greift durch die Bohrung in den Stellzylinder ein. Zusätzlich ist an dem längsseitigen Ende des Trägerelementes, welches in den Stellzylinder eingreift, eine Scheibe angebracht, wobei die Scheibe den Innenraum des Stellzylinders in eine erste und eine zweite Druckkammer teilt. Weiterhin ist eine Druckmittelleitung pro Druckkammer vorgesehen, wobei je eine Druckmittelleitung mit einer Druckkammer kommuniziert und diese mit einem Druckmittel beaufschlagt. Es ist eine Längsführung ausgebildet, in die das zweite längsseitige Ende des Trägerelementes eingreift. Weiterhin ist ein Radial-Linearwälzlager vorgesehen, welches zwischen der Innenwandung der Längsführung und dem Trägerelement angeordnet ist und das Trägerelement in der Längsführung zumindest linear verschiebbar lagert.

Es ist weiterhin vorgesehen, dass das Radial-Linearwälzlager das Trägerelement in der Längsführung drehbar lagert.

Ein Trägerelement, beispielsweise eine Schaltstange oder eine Schaltschiene ist fest mit einem Trägerelement, beispielsweise einer Schaltgabel oder einem Schaltfinger, verbunden. Die Verbindung kann, beispielsweise über Kraftschluss, Formschluss, Schweiß-, Niet-, oder Schraubverbindungen hergestellt sein. das Trägerelement greift in eine Längsführung ein, in der sie mittels eines Radial-Linearwälzlagers gegen Längsverschiebungen und Verdrehbewegungen gelagert ist. Möglich ist auch der Einsatz von Linearwälzlagern, Gleitbuchsen oder Gleitbeschichtungen. Ein längsseitigen Ende des Trägerelementes ist mit einer Scheibe versehen. Das Trägerelement greift derart durch die Bohrung des Deckels eines Stellzylinders, dass sich die Scheibe innerhalb des Stellzylinders befindet. der Außendurchmesser der Scheibe ist dem Innendurchmesser der Innenmantelfläche des Stellzylinders angepasst. Dadurch werden durch den Deckel, den Boden des Stellzylinders, die Innenmantelfläche und die Scheibe im Inneren des Stellzylinders zwei Druckkammern gebildet. Am Au ßenumfang der Scheibe sind Dichtringe vorgesehen, wodurch die zwei Druckkammern druckdicht voneinander getrennt werde. Weiterhin sind zwei Druckmittelleitungen vorgesehen, wobei jeweils eine Druckmittelleitung mit einer Druckkammer kommuniziert. Soll das Trägerelement längs verschoben werden, so wird der jeweiligen Druckkammer über die entsprechende Druckmittelleitung ein Druckmittel zugeführt. Dadurch wird die Scheibe und damit das Trägerelement längs verschoben, wodurch das Volumen dieser Druckkammer zunimmt und das Volumen der anderen Druckkammer entsprechend abnimmt. Aus der anderen Druckkammer wird das Druckmittel in ein Druckmittelreservoir gedrängt. Neben dem Vorteil, dass beide Druckmittelleitung benachbart im Getriebegehäuse angeordnet sein können und damit die Kosten und der Aufwand bei der Fertigung erheblich reduziert werden können, sind in dieser Ausführungsform deutlich weniger Verbindungs- und damit Dichtstellen vorgesehen. Insgesamt wird das Drucksystem weniger komplex In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Stellzylinder ein separat gefertigtes Bauteil, welches in einer Getriebegehäusebohrung angeordnet ist.

Die Ausführung des Stellzylinders als separat gefertigtes Bauteil führt einer erheblichen Kostenreduktion und zu einer Minimierung des Fertigungsaufwandes. Der Stellzylinder kann kostengünstig in Leichtbauweise, beispielsweise in einem spanlosen Umformungsprozess aus Blechteilen gefertigt werden. Dabei ist es von Vorteil den Stellzylinder mindestens zweiteilig auszuführen Vorteilhafterweise sind die Druckkammern mit jeweils einem Längsanschlag versehen.

Als Schaltelement ist ein Schaltfinger oder eine Schaltgabel, als Druckmittel ist ein Hydraulikmittel oder Druckluft vorgesehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung,

2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit A,

3 einen Längsschnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung,

4 einen Längsschnitt durch eine dritte erfindungsgemäße Vorrichtung,

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In 1 ist eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1 dargestellt. An einem Getriebegehäuse 2 sind zwei sich gegenüberliegende Zylinder 3 und 4, mit jeweils einer inneren zylindrischen Mantelfläche 5 und 6 und jeweils einem Boden 7 und 8 ausgeformt. Die aufeinander zuweisenden Stirnflächen der Zylinder 3 und 4 sind offen ausgeführt. Eine Schaltstange 9 greift mit je einem ihrer axialen Enden durch die offenen Stirnflächen in einen der Zylinder 3 und 4 ein. Auf den axialen Enden der Schaltstange 9 ist jeweils ein ringförmiger Körper 11 und 12 angebracht. Die zylindrischen Körper 11 und 12 sind beispielsweise aus Kunststoff oder einem geeigneten Metall, bzw. einer Metallegierung gefertigt. Die Schaltstange 9 ist mit einer durchgehenden ersten Bohrung 10 versehen. Die äußeren zylindrischen Mantelflächen 13 der ringförmigen Körper 11 und 12 liegt an der jeweiligen inneren Mantelfläche 5 und 6 der Zylinder 3 und 4 an. Die Schaltstange 9 ist in den Zylindern 3 und 4 axial verschiebbar angeordnet, wobei entweder die inneren Mantelflächen 5 und 6 oder die äußeren Mantelflächen 13 der ringförmigen Körper 11 und 12 mit einer geeigneten Kunststoff oder Metallschicht versehen ist, um die Reibung bei axialer Verschiebung der Schaltstange 9 zu minimieren. Ebenfalls denkbar ist dass die Schaltstange 9 über Radial-Linearwälzlager 32, welche in Hülsen 40, vornehmlich Stahlhülsen laufen, in den Zylindern 3 und 4 linear verschiebbar und drehbar gelagert ist. Die Verbindung zwischen den ringförmigen Körpern 5 und der Schaltstange 9 kann beispielsweise durch Kraftschluss oder Schweißverbindungen hergestellt werden. An den äußeren Mantelflächen 13 der ringförmigen Körper 11 und 12 sind Dichtring 16 vorgesehen, die den Innenraum der Zylinder 3 und 4 druckdicht vom Außenraum trennen.
Die Schaltstange 9 ist an ihrem axialen Ende, welches in den zweiten Zylinder 4 eingreift axial verschiebbar auf einem zylindrischen Abschnitt 14 eines Hydraulikeinsatzes 15 geführt. (2). Der zylindrische Abschnitt 14 greift in die erste Bohrung 10 der Schaltstange 9 ein. Der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 14 ist dem Innendurchmesser der ersten Bohrung 10 angepasst. Weiterhin ist in der äußeren Mantelfläche des zylindrischen Abschnitts 14 ein Dichtring 16 vorgesehen, der eine druckdichte Verbindung zwischen den beiden zylindrischen Flächen herstellt. Der zylindrische Abschnitt 14 des Hydraulikeinsatzes 15 ragt aus der ersten Bohrung 10 der Schaltstange 9 heraus auf den Boden 8 des zweiten Zylinders 4 zu. Im Boden 8 des zweiten Zylinders 4 ist eine Getriebegehäusebohrung 17 vorgesehen, in den der Hydraulikeinsatz 15 hineinragt. Die Getriebegehäusebohrung 17 ist derart ausgeführt, dass der Hydraulikeinsatz 15 in radialer Richtung druckdicht mit der Getriebegehäusebohrung 17 abschließt. Diese Verbindung kann beispielsweise mittels Kraftschluss oder Schweißverbindungen hergestellt werden. Auf der vom zweiten Zylinder 4 abgewandten Seite der Verbindungsstelle ist der Durchmesser des Hydraulikeinsatzes 15 kleiner als an der Verbindungsstelle selbst ausgeführt. Dadurch entsteht ein druckdicht vom zweiten Zylinder 4 isolierter Hohlraum 34 in Form einer ersten Ringnut 18. Der Hydraulikeinsatz 15 ist mit einer zweiten Bohrung 19 versehen. Diese erstreckt sich in axialer Richtung vom zylindrischen Abschnitt 14 bis in den Bereich des Hydraulikeinsatzes 15, der von der ersten Ringnut 18 umgeben ist. Die zweite Bohrung 19 ist mittels Stichbohrungen 20 mit der ersten Ringnut 18 verbunden.
In der Wand des Getriebegehäuses 2 sind eine erste und eine zweite Druckmittelleitung 21 und 22 vorgesehen. Die erste und zweite Druckmittelleitung 21 und 22 verlaufen benachbart in der Wand des Getriebegehäuses 2, welche sich an den zweiten Zylinder 4 anschließt. Dabei ist die erste Druckmittelleitung 21 mit der ersten Ringnut 18 verbunden. Weiterhin ist die zweite Druckmittelleitung 22 mit dem zweiten Zylinder 4 verbunden. Der erste Zylinder 3, der ringförmige Körper 11, die Schaltstange 9 und die innere Wandung der zweiten Bohrung 19 des Hydraulikeinsatzes 15 begrenzen das Volumen der ersten Druckkammer 23. Der zweite Zylinder 4, der Hydraulikeinsatz 15, die Schaltstange 9 und der ringförmige Körper 12 bilden ein abgeschlossenes Volumen der zweiten Druckkammer 24.
Wird über die zweite Druckmittelleitung 22 ein Druckmittel zugeführt, so gelangt dieses in die zweite Druckkammer 24 und beaufschlagt die Stirnflächen der Schaltstange 9 und des ringförmigen Körpers 8 mit einer Kraft. Diese Kraft führt zu einer axialen Verschiebung der Schaltstange 9 in Richtung des ersten Zylinders 3, wodurch ein auf der Schaltstange 9 angebrachtes Schaftelement 25 ebenfalls verschoben wird. Wird über die erste Druckmittelleitung 21 ein Druckmittel zugeführt, so gelangt dieses über die erste Ringnut 18, die Stichbohrungen 20, die zweite Bohrung 19 des Hydraulikeinsatzes 15 und die erste Bohrung 10 der Schaltstange 9 in die zweite Druckkammer 24. Das zugeleitete Druckmittel beaufschlagt die Stirnflächen der Schaltstange 9 und des ringförmigen Körpers 7 mit einer Kraft, wodurch die Schaltstange 9 und damit das Schaltelement 25 in axialer Richtung auf den zweiten Zylinder 4 zu bewegt wird.
Das Schaltelement 25 kann beispielsweise eine Schaltgabel oder ein Schaltfinger sein. Vorteilhafterweise ist die Schaltstange 9 drehbar in den Zylindern 3 und 4 angebracht.
Sowohl in der ersten als auch in der zweiten Druckkammer 23 und 24 sind Längsanschläge 26 vorgesehen um zu gewährleisten, dass die Schaltstange 9 mit Hilfe des Druckmittels auch dann betätigt werden kann, wenn sich die Schaltstange 9 in einer ihrer axialen Extremstellungen befindet. Beispielhaft ist in 1 eine Mulde 27 dargestellt, die derart ausgebildet ist, dass sie zumindest einen Teil der Fläche der ersten Bohrung 10 und der Stirnseite der Schaltstange 9 überdeckt.
In der zweiten Druckkammer 24 ist der Längsanschlag 26 durch unterschiedliche Durchmesser des Bodens 8 des zweiten Zylinders 4 und der zweiten Bohrung 19 realisiert. Dabei ist der Durchmesser der zweiten Bohrung 19 geringer als der Innendurchmesser des zweiten Zylinders 4 ausgeführt. Der Außendurchmesser des Hydraulikeinsatzes 15 ist in diesem Bereich kleiner ausgeführt, als der Innendurchmesser der Getriebegehäusebohrung 17, wodurch eine zweite Ringnut 28 gebildet wird. Befindet sich die Schaltstange 9 in einer Stellung in der sie am Boden 8 des zweiten Zylinders 4 anliegt, so kann das Druckmittel über die zweite Druckmittelleitung 22 in die zweite Ringnut 28 gelangen und die Schaltstange 9 mit einer axialen Kraft beaufschlagen.
Während eines Schaltvorgangs wird die Schaltstange 9 in axialer Richtung auf dem zylindrischen Abschnitt 14 des Hydraulikeinsatzes 15 verschoben. Zur Positionsbestimmung der Schaltstange 9 sind in die Außenfläche des zylindrischen Abschnitts 14 Positionssensoren 29, wie beispielsweise Induktionsänderungs-, Hall- oder Reed-Sensoren, angebracht.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 im Längsschnitt. Mit 2 ist wiederum ein Getriebegehäuse bezeichnet, an welchem ein erster Zylinder 3, der als Längsführung 30 dient, und ein zweiter Zylinder 4 angebracht ist, der dem ersten Zylinder 3 gegenüberliegt. Die Zylinder 3 und 4 sind mit jeweils einer inneren zylindrischen Mantelfläche 5 und 6 und jeweils einem Boden 7 und 8 ausgeformt. Die aufeinander zuweisenden Stirnflächen der Zylinder 3 und 4 sind offen ausgeführt. In die Zylinder 3 und 4 greifen die Enden eines längs verschiebbaren Trägerelementes 31 ein. Das Trägerelement 31 kann als Schaltstange oder Schaltschiene ausgeführt sein.
Auf der Außenfläche des Endes des Trägerelementes 31, welches in den zweiten Zylinder 4 eingreift, ist ein ringförmiger Körper 11 angebracht. Der ringförmige Körper 11 umschließt das Ende des Trägerelementes 31 derart, dass in Richtung Boden 8 eine geschlossene Fläche ausgebildet ist. Der Außendurchmesser des ringförmigen Körpers 11 ist dem Innendurchmesser des zweiten Zylinders 4 angepasst, wodurch eine Druckkammer 23 ausgebildet ist. An dem Trägerelement 31 ist ein Schaltelement 25 drehfest angebracht. Die Verbindung zwischen Schaltelement 25, welches beispielsweise eine Schaltgabel oder ein Schaltfinger ist, mit dem Trägerelement 31 kann beispielsweise über Kraftschluss, Formschluss, Schweiß- oder Nietverbindungen erfolgen. An der Außenmantelfläche des ringförmigen Körpers 11 ist ein Dichtring 16 angebracht, um die Verbindung zwischen der inneren Mantelfläche 6 des zweiten Zylinders 4 und der äußeren Mantelfläche 13 des ringförmigen Körpers 11 druckdicht auszuführen. In der Wandung des Getriebegehäuses 2, welche sich an den zweiten Zylinder 4 anschließt, ist eine Druckmittelleitung 21 eingebracht, welche bodenseitig in den zweiten Zylinder 4 mündet. Der zweite Zylinder 4 bildet in Verbindung mit dem Trägerelement 31 und dem ringförmigen Körper 11 eine Druckkammer 23. Im zweiten Zylinder 4 ist ein Längsanschlag 26 für das Trägerelement 31 bzw. den ringförmigen Körper 11 vorgesehen. Der Längsanschlag 26 kann beispielsweise durch vorstehende Keile, ringförmige Abstandshalter oder dergleichen in der Zylinderinnenmantelfläche oder dem Boden 8 gebildet werden. In der 3 ist der Längsanschlag 26 durch eine Getriebegehäusebohrung 17 im Boden 8 des zweiten Zylinders 4 gebildet, wobei der Durchmesser der Bohrung kleiner als der des zweiten Zylinders 4 gewählt ist.
Die äußere Mantelfläche des Endes des Trägerelementes 31, welches in den ersten Zylinder 3 eingreift ist gegenüber der inneren Mantelfläche 5 des ersten Zylinders 3 sowohl radial als auch linear gelagert. Zu diesem Zweck ist eine Radial-Linearführung in Form eines Radial-Linearwälzlagers 32 dort angeordnet. Selbstverständlich kann die Lagerung auch durch eine Gleithülse oder durch geeignete Kunststoff- oder Metallgleitbeschichtungen realisiert werden.
Zwischen dem Boden 8 des ersten Zylinders 3 und dem Trägerelement 31 ist ein Federelement 33 angebracht. In der dargestellten Ausführungsform ist das Federelement 33 eine Spiralfeder. Selbstverständlich können auch andere Federarten, wie beispielsweise Tonnen-, Schrauben-, Blatt-, Teller- oder Plattenfedern verwendet werden. Das Federelement 33 übt auf das Trägerelement 31 eine auf den zweiten Zylinder 4 zu gerichtete Kraft aus. Um das Schaltelement 25 längs in Richtung des ersten Zylinder 3 zu verschieben wird über die Druckmittelleitung 21 der Druckkammer 23 ein Druckmittel zugeführt. Ist die Kraft, die durch den Druckaufbau in der Druckkammer 23 auf das Trägerelement 31 ausgeübt wird, größer als die Federkraft des Federelements 33, so verschiebt sich das Trägerelement 31 in Richtung des ersten Zylinders 3. Sind beide Kräfte gleich groß, so ruht das Trägerelement 31 und somit das Schaltelement 25. Ist die Kraft des Federelementes 33 größer als die durch das Druckmittel auf das Trägerelement 31 ausgeübte Kraft, so bewegt sich das Trägerelement 31 und damit das Schaltelement 25 auf den zweiten Zylinder 4 zu.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen druckmittelbetätigten Schaltvorrichtung 1 dargestellt. Ein Trägerelement 31 an der ein Schaltelement 25 angeordnet ist, greift mit einem seiner längsseitigen Enden in eine an einem Getriebegehäuse 2 ausgebildeten Längsführung 30 ein und ist dort über ein Radial-Linearwälzlager 32 oder ein Gleitlager gelagert. In einer Getriebegehäusebohrung 17 an der von der Längsführung 30 gegenüberliegenden Seite des Getriebegehäuses 2 ist ein doppelt wirkender Stellzylinder 35 angebracht. Der Stellzylinder 35 umgreift, mit Ausnahme einer Bohrung 36 im Deckel 37 des Stellzylinders 35, komplett ein Volumen. Durch diese Bohrung 36 greift das zweite längsseitige Ende des Trägerelementes 31 in den Stellzylinder 35 ein. An der Bohrung 36 des Deckels 37 ist ein Dichtring 16 angebracht, der auf dem Trägerelement 31 aufliegt, wodurch das Innere des Stellzylinders 35 druckdicht vom Außenraum getrennt ist. Das Trägerelement 31 ist an dem längsseitigen Ende, mit dem es in den Stellzylinder 35 eingebracht ist, mit einer der Scheibe 38 versehen. Dabei ist der Durchmesser der Scheibe 38 dem Innendurchmesser des Stellzylinders 35 angepasst. Die Scheibe 38 ist im Stellzylinder 35 längs verschiebbar. Durch innere zylindrische Mantelfläche 39, den Deckel, den Boden 7 des Stellzylinders 35 und die Scheibe 38 werden zwei Druckkammern 23 und 24 definiert. Am Außenumfang der Scheibe 38 ist ein Dichtring 16 vorgesehen, der die beiden Druckkammern 23 und 24 druckdicht voneinander trennt.
In der Wandung des Getriebegehäuses 2 sind zwei benachbarte Druckmittelleitung 21 und 22 vorgesehen, wobei je eine Druckmittelleitung 21 und 22 mit jeweils einer Druckkammer 23 und 24 kommuniziert.
Um das Trägerelement 31 in Längsrichtung zu verschieben wird über die jeweilige Druckmittelleitung 21 und 22 Druckmittel in die entsprechende Druckkammer 23 und 24 zugeführt. Die dadurch hervorgerufene Kraft auf die Scheibe 38 bewegt diese in Längsrichtung, wodurch das Volumen der anderen Druckkammer verringert und das sich dort befindende Druckmittel in ein Druckmittelreservoir gedrängt wird. Durch die Bewegung der Scheibe 38 erfährt auch das Trägerelement 31 und damit das Schaltelement 25 eine Längsverschiebung. In beiden Druckkammern 23 und 24 sind Längsanschläge 26 vorgesehen. In der dargestellten Ausführungsform ist dies durch Bohrungen im Deckel 37 bzw. dem Deckel 37 gegenüberliegenden Boden ausgeführt. Allerdings sind auch vorstehende Keile, ringförmige Abstandshalter oder dergleichen in der Zylinderinnenmantelfläche oder dem Deckel oder dem Boden denkbar.
In allen Ausführungsformen kann als Druckmittel eine geeignete Hydraulikflüssigkeit oder Druckluft verwendet werden. Das Schaltelement 25 kann durch eine Schaltgabel oder einen Schaltfinger realisiert sein. Das Trägerelement 31 ist wahlweise eine Schaltstange oder eine Schaltschiene. Im Falle einer Schaltstange ist diese vorteilhafterweise um ihre Achse drehbar zu lagern.

1: Schaltvorrichtung
2: Getriebegehäuse
3: Zylinder
4: Zylinder
5: Mantelfläche
6: Mantelfläche
7: Boden
8: Boden
9: Schaltstange
10: erste Bohrung
11: Körper
12: Körper
13: Mantelfläche
14: Abschnitt
15: Hydraulikeinsatz
16: Dichtring
17: Getriebegehäusebohrung
18: Ringnut
19: zweite Bohrung
20: Stichbohrungen
21: erste Druckmittelleitung
22: zweite Druckmittelleitung
23: erste Druckkammer
24: zweite Druckkammer
25: Schaltelement
26: Längsanschlag
27: Mulde
28: zweite Ringnut
29: Positionssensoren
30: Längsführung
31: Trägerelement
32: Radial-Linearwälzlager
33: Federelement
34: Hohlraum
35: Stellzylinder
36: Bohrung
37: Deckel
38: Scheibe
39: Mantelfläche
40: Hülse

Claims

Druckmittelbetätigte Schaltvorrichtung (1) eines Stufenwechselgetriebes mit – einer Schaltstange (9), an der ein Schaltelement (25) befestigt ist, – mit einem ersten und einem zweiten Zylinder (3 und 4), wobei je ein axiales Ende der Schaltstange (9) in einen der Zylinder (3 und 4) derart eingreift, dass Druckkammern (23 und 24) ausgebildet sind und – mit einer Druckmittelleitung (21 und 22) pro Druckkammer (23 und 24), wobei je eine Druckmittelleitung (21 und 22) mit einer Druckkammer (23 und 24) kommuniziert und diese mit einem Druckmittel beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass, – die Schaltstange (9) zumindest teilweise hohl ausgeführt ist und zumindest die erste Druckkammer (23) über den hohl ausgeführten Teil der Schaltstange (9) mit der zugehörigen Druckmittelleitung (21) kommuniziert.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Schaltstange (9) im Bereich der axialen Enden je ein ringförmiger Körper (11 und 12) angebracht ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckmittelleitung (22) direkt in der zweite Druckkammer (24) mündet.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckmittelleitung (21) in einen Hohlraum (34) mündet, der sich an die (8) zweite Druckkammer (24) anschließt.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange (9) mit einer axialen ersten Bohrung (10) versehen ist, wobei sich die erste Bohrung (10) von einem axialen Ende der Schaltstange (9) zum anderen axialen Ende erstreckt.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (34) mit der Bohrung (10) der Schaltstange (9) kommuniziert.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Druckkammer (24) ein zumindest teilweise zylindrisch ausgeführter Hydraulikeinsatz (15) mit einer entlang der Zylinderachse durchgehenden zweiten Bohrung (19) angebracht ist, wobei dessen erstes axiales Ende in die hohl ausgeführte Schaltstange (9) und dessen zweites axiales Ende in eine Getriebegehäusebohrung (17) im Boden (8) der zweiten Druckkammer (24) eingreift, der Hydraulikeinsatz (15) den Hohlraum (34) von der zweiten Druckkammer (24) trennt und die Verbindungsstellen zwischen dem Hydraulikeinsatz (15) und der Schaltstange (9) und zwischen dem Hydraulikeinsatz (15) und dem Boden (8) der zweiten Druckkammer (24) druckdicht ausgeführt sind.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, die erste Druckkammer (23) mit eine Längsanschlag (26) für die Schaltstange (9) bzw. den ringförmigen Körper (11) versehen ist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsanschlag (26) mittels einer Mulde (27) im Boden (8) der ersten Druckkammer (23) ausgeführt ist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mulde (27) im Bereich der ersten Bohrung (10) der zumindest teilweise hohl ausgeführten Schaltstange (9) angeordnet ist und sich in radialer Richtung zumindest teilweise über die Begrenzung der ersten Bohrung (10) erstreckt.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckkammer (24) mit einem Längsanschlag (26) versehen ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem zylindrischen Abschnitt (14) des Hydraulikeinsatzes (15) und der ersten Bohrung (10) der Schaltstange (9) Positionssensoren (29) angebracht sind.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den inneren zylindrischen Mantelflächen (7 und 8) der Zylinder (3 und 4) und der Schaltstange (9) je ein Radial-Linearwälzlager angeordnet ist.
Druckmittelbetätigte Schaltvorrichtung (1) eines Stufenwechselgetriebes mit – einem Trägerelement (31), an dem ein Schaltelement (25) befestigt ist; – mit einer Längsführung (30) und einem Zylinder (4), wobei ein längsseitiges Ende des Trägerelementes (31) in die Längsführung (30) eingreift und das zweite längsseitige Ende in den zweiten Zylinder (4) derart eingreift, dass eine Druckkammer (23) ausgebildet ist und – mit einer Druckmittelleitung (21), die mit der Druckkammer (23) kommuniziert und diese mit einem Druckmittel beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass, – ein Federelement (33) vorgesehen ist, welches in Wirkverbindung mit dem Trägerelement (31) steht, wobei die Kraftrichtung des Federelements (33) entgegengesetzt zu der Richtung der Kraft ist, die vom Hydraulikmittel auf das Trägerelement (31) ausgeübt wird.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trägerelement (31) im Bereich des längsseitigen Endes, welches in die Druckkammer (23) eingreift, ein ringförmiger Körper (12) angebracht ist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (23) mit einem Längsanschlag (26) für das Trägerelement (31) bzw. den ringförmigen Körper (12) versehen ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (33) an dem längsseitigen Ende des Trägerelementes (31) angreift, welches in die Längsführung (30) eingreift, wobei sich das Federelement (33) sich an einem Boden (8) der Längsführung (30) abstützt.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in die Längsführung (30) eine Gleithülse eingebracht ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in die Längsführung (30) ein Linearwälzlager eingebracht ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in die Längsführung (30) ein Radial-Linearwälzlager (32) eingebracht ist.
Druckmittelbetätigte Schaltvorrichtung (1) eines Stufenwechselgetriebes mit – einem Trägerelement (31), an dem ein Schaltelement (25) befestigt ist, – mit einem doppelt wirkenden Stellzylinder (35), mit einem Deckel (37), in den eine Bohrung (36) eingebracht ist, einem Boden (7) und einer inneren zylindrischen Mantelfläche (39), – wobei das Trägerelement (31) durch die Bohrung (36) in den Stellzylinder (35) eingreift, wobei an dem längsseitigen Ende des Trägerelementes (31), welches in den Stellzylinder eingreift, eine Scheibe (38) angebracht ist und die Scheibe (38) den Innenraum des Stellzylinders in eine erste und eine zweite Druckkammer (23 und 24) teilt, – mit einer Druckmittelleitung (21 und 22) pro Druckkammer (23 und 24), wobei je eine Druckmittelleitung (21 und 22) mit einer Druckkammer (23 und 24) kommuniziert und diese mit einem Druckmittel beaufschlagt, – mit einer Längsführung (30) in die das zweite längsseitige Ende des Trägerelementes (31) eingreift und – einem Radial-Linearwälzlager (32), welches zwischen der Innenwandung der Längsführung (30) und dem Trägerelement (31) angeordnet ist und das Trägerelement (31) in der Längsführung (30) zumindest linear verschiebbar lagert.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Radial-Linearwälzlager das Trägerelement (31) in der Längsführung (30) drehbar lagert.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellzylinder (35) ein separat gefertigtes Bauteil ist, welches in einer Getriebegehäusebohrung (17) angeordnet ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckkammer (23) mit einem Längsanschlag (26) versehen ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckkammer (24) mit einem Längsanschlag (26) versehen ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (25) eine Schaltgabel ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (25) ein Schaltfinger ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel ein Hydraulikmittel ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel Druckluft ist.