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Die
Erfindung betrifft ein Handschaltgetriebe gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch
1.
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Aus
der
DE 195 23 141
C2 und der
DE
195 46 547 C1 sind bereits ein Handschaltgetriebe bekannt,
bei welchem Handschaltkräfte
von einer getrieblich übersetzten
Schwungmasse in eine Schaltwelle eingeleitet werden, so dass diese
Schaltwelle zum Ein- und Ausrücken
von Gängen
verschwenkt wird. Die getriebliche Übersetzung der Schwungmasse
wird unter anderen dadurch erreicht, dass die Schwungmasse beim
Schalten um eine Schwenkachse schwenkt, die parallel versetzt zu
einer Schwenkachse der Schaltwelle angeordnet ist. Die Schwungmasse
glättet
Kraftspitzen der manuell eingeleiteten Schaltkraft. Die getriebliche Übersetzung der
Handschaltkräfte
beschleunigt die Schwungmasse, so dass trotz hoher Wirksamkeit der
Kraftspitzenglättung
eine relativ geringe Schwungmasse ausreicht. Auf einen sehr ausladend
langen Hebel der Schwungmasse kann verzichtet werden.
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Die
DE 197 54 760 A1 betrifft
ein Handschaltgetriebe, bei welchem die Schaltkräfte von einer Schwungmasse
verstärkt
werden. Dazu ist die Schwungmasse unmittelbar auf der Schaltwelle
gelagert. Beim Schalten ist die Schwungmasse unmittelbar drehfest
mit der Schaltwelle verbunden.
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Die
EP 1 116 902 A1 betrifft
ein Handschaltgetriebe, bei welchem Schaltkräfte direkt in die Schaltwelle
eingeleitet werden. Ein Schaltfinger der Schaltwelle ist drehfest
mit einem Zahnradsegement verbunden. Dieses Zahnradsegement kämmt mit
einem Schwungradgetriebe. Die Schwungmasse ist somit dem Kraftfluss
von der Hand auf die Schaltwelle nachgeordnet.
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Aus
der
DE 102 10 972
A1 ist ferner ein u. a. manuell Schaltbares Schalgetriebe
bekannt, bei welchem eine Schwungmasse zur Glättung der Betätigungskräfte vorgesehen
ist. Diese Schwungmasse wird getrieblich über ein Zahnradsegement variabel übersetzt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein komfortables Handschaltgetriebe mit einer
kompakten und leichten Einrichtung zur Glättung der Schaltkraftspitzen
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
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In
besonders vorteilhafter Weise weist die Schwungmasse eine Schwungmassennabe
auf, die koaxial zur Schaltwelle gelagert ist. Dadurch ist es möglich, die
Einrichtung zur Glättung
der Schaltkraftspritzen sehr kompakt auszuführen.
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Die
Schwungmasse kann dabei in besonders vorteilhafter Weise als Schwungrad
ausgeführt sein,
dessen Massenschwerpunkt auf der Zentralachse liegt. Jedoch kann
der Massenschwerpunkt je nach Einbauverhältnissen auch radial von der
Zentralachse entfernt liegen.
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Eine
getriebliche Übersetzung
zur Erhöhung der
Winkelgeschwindigkeit der Schwungmasse kann mit verschiedenen Getriebetypen
verwirklicht sein. So sind beispielsweise Stirnradgetriebe, Kegelgetriebe,
Kulissen, Keilriemengetriebe und Zahnriemengetriebe möglich. In
besonders kompakter und vom Wirkungsgrad günstiger Weise lässt sich
ein Planetengetriebe oder ein Hebelmechanismus umsetzen.
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Bei
der Verwendung eines Hebelmechanismus sind zwangsläufig Drehgelenke
von Nöten.
Diese Drehgelenke können
beispielsweise als einfache Drehgelenke mit einem Freiheitsgrad
oder als Kugelgelenk mit drei Freiheitsgraden ausgeführt sein.
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Ist
die Schwungmasse als Schwungrad ausgeführt, dessen Massenschwerpunkt
auf der Zentralachse liegt, so treten in besonders vorteilhafter Weise
keine Unwuchten auf.
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Weitere
Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der
Beschreibung und der Zeichnung vor.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 einen
Hebelmechanismus, über
welchen von einem Handschalthebel Schaltkräfte in eine Schaltwelle gemäß 2 eingeleitet
werden,
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2 einen
Teilbereich eines Handschaltgetriebes im Bereich der Schaltwelle
gemäß 1 und
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3 in
einer weiteren Ausgestaltungsform einen Teilbereich eines Handschaltgetriebes
im Bereich einer Schaltwelle.
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1 zeigt
einen Hebelmechanismus 1, über welchen von einem nicht
näher dargestellten Handschalthebel
Schaltkräfte
in ein Handschaltgetriebe 2 gemäß 2 eingeleitet
werden. Dazu ist der Handschalthebel mit zwei Bowdenzügen verbunden,
von denen einer den Schaltbewegungen und der andere den Wählbewegungen
zugeordnet ist. Der den Schaltbewegungen zugeordnete Bowdenzug ist
mit einem Wellenanschluss 3 verbunden, wohingegen der den
Wählbewegungen
zugeordnete Bowdenzug mit einem Kugelkopf 36 einer oberen
Kugelgelenkkupplung 4 verbunden ist. Der am Wellenanschluss 3 befestigte
Bowdenzug ist axial fest und drehbar gegenüber einer Schaltwelle 5,
so dass die vom Bowdenzug in den Wellenanschluss 3 eingeleiteten
Schaltkräfte
auch in die Schaltwelle 5 eingeleitet werden. Damit lässt sich
diese Schaltwelle5 zum Wählen eines Ganges in Längsrichtung 6 vor
und zurück
verschieben. Die obere Kugelgelenkkupplung 4 ist fest an
einem sich von einem Getriebegehäuse 10 hinfort
erstreckenden Ansatz 7 eines Trägertopfes 8 angeordnet.
Dieser Trägertopf 8 ist
einem Einsatz 9 zugehörig,
welcher an das Getriebegehäuse 10 angeflanscht
ist und sich in dieses hinein erstreckt.
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Dieser
Einsatz 9 weist
- – einen Flanschteil 11,
- – den
Trägertopf 8,
- – eine
Schwungmassennabe 12,
- – die
Schaltwelle 5 mit einem Schaltfinger 13 und
- – eine
Schalthohlwelle 14
auf, welche sämtlich koaxial
zu einer gemeinsamen Zentralachse 15 sind.
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Zur
Verbindung mit dem Getriebegehäuse 10 ist
das Flanschteil 11 des Einsatzes 9 mittels Schrauben 16 bewegungsfest
mit dem Getriebegehäuse 10 verschraubt.
In dem Flanschteil 11 ist der Trägertopf 8 mittels
Radialwälzlagern 18 gelagert und
mittels einer Dichtung 17 gegen einen Austritt von Getriebeöl abgedichtet.
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Der
Trägertopf 8 weist
innerhalb des Getriebegehäuses 10 einen
radial nach innen gerichteten Finger 19 auf, der mit sehr
geringem Schwenkspiel in einer parallel zur Zentralachse 15 ausgerichteten Längsnut 20 der
Schalthohlwelle 14 geführt
ist, so dass Schwenkbewegungen des Trägertopfes 8 über den
in die Längsnut 20 eingreifenden
Finger 19 in Schwenkbewegungen der Schalthohlwelle 14 umgesetzt
werden. Dabei ist die Schalthohlwelle 14 mittels optionalen
Linearlagern 21 gegenüber
dem Trägertopf 8 verschieblich
gelagert und über
Rippen 22 drehfest mit der Schaltwelle 5 verbunden,
so dass die Schwenkbewegungen des Trägertopfes 8 über die Schalthohlwelle 14 und
die Schaltwelle5 am Schaltfinger 13 umgesetzt
werden. Schwenkbewegungen des Schaltfingers 13 verschieben
dabei eine Schaltschiene 24 von drei Schaltschienen 23, 24, 25,
die mittels der besagten Wählbewegung
ausgewählt wurde.
Dazu kann der Schaltfinger in 13 in eines von drei Schaltmäulern der
Schaltschienen 23, 24, 25 eingreifen.
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Innerhalb
des Trägertopfes 8 ist
die Schwungmassennabe 12 mittels eines Wälzlagers 27 gelagert,
wobei eine Dichtung 26 den Getriebeölaustritt verhindert. Innerhalb
der Schwungmassennabe 12 ist die Schaltwelle 5 mittels
zwei Gleitlagern optionalen 28, 29 gelagert, wobei
eine Dichtung 30 den Getriebeölaustritt verhindert. Die Schwungmassennabe 12 weist
auf der bezüglich
der Zentralachse 15 dem Ansatz 7 diametral gegenüber liegenden
Seite einen Arm 31 auf, mit welchem die Schwungmasse 32 bewegungsfest
verbunden ist. An dem Arm 31 ist ein Kugelkopf 33 einer
unteren Kugelgelenkkupplung 34 vorgesehen.
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Gemäß 1 bildet
die untere Kugelgelenkkupplung 34 eine gelenkige Verbindung
mit einem ersten Ende eines unteren Hebels 35. Die obere
Kugelgelenkkupplung 4 bildet hingegen eine gelenkige Verbindung
mit einem ersten Ende eines oberen Hebels 37. Die beiden
zweiten Enden der Hebel 35, 37 sind jeweils mittels
eines einfachen Drehgelenks 38 bzw. 39 gelenkig
mit einem dritten Hebel 40 verbunden, der länger ist
als die ersten beiden Hebel 35, 37. Dabei liegen
die beiden Drehgelenke 38, 39 in einer gemeinsamen
Ebene. Das obere Ende des dritten Hebels 40 ist mittels
einer weiteren Kugelgelenkkupplung 41 gegenüber dem
Getriebegehäuse 10 abgestützt.
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Infolge
dieser Anordnung dreht sich die Schwungmassennabe 12 bei
Schaltbewegungen stets um einen größeren Winkel um die Zentralachse 15,
als der Trägertopf 8.
Damit weist die Schwungmasse 32 eine relativ hohe Winkelgeschwindigkeit auf,
so dass diese Schwungmasse 32 trotz hoher Wirksamkeit relativ
leichtgewichtig bzw. klein dimensioniert sein kann.
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Die
Gleitlager 28, 29 und das Linearlager 21 sind
optional. So kann auf die Gleitlager 28, 29 verzichtet
werden, wobei dann zur Lagerung der Schalthohlwelle 14 zusätzlich zum
Linearlager 21 auch noch ein nicht näher dargestelltes Lager vorgesehen ist,
welches die Schalthohlwelle 14 an deren hinterem Ende gegenüber dem
Getriebegehäuse 10 lagert.
Ist hingegen zumindest eines der beiden Gleitlager 28, 29 vorhanden,
so kann auf das Linearlager 21 verzichtet werden.
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In
einer alternativen Ausgestaltungsform kann der den Schaltbewegungen
zugeordnete Bowdenzug auch mit dem unteren einfachen Drehgelenk 38 gekoppelt
sein. Gegenüber
der Anbindung an die obere Kugelgelenkkupplung 4 ist am Drehgelenk 38 ein
längerer
Weg mit einer kleineren Kraft zu durchschreiten, was sich dem Bediener
entsprechend am Handschalthebel darstellt.
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3 zeigt
in einer weiteren Ausgestaltungsform einen Teilbereich eines Handschaltgetriebes 102 im
Bereich einer Schaltwelle 105, wobei eine Darstellung analog 2 Anwendung
findet. Ein den Schaltbewegungen zugeordneter Bowdenzug ist mit einem
Wellenanschluss 103 verbunden, wohingegen der den Wählbewegungen
zugeordnete Bowdenzug mit einem Kugelkopf 136 einer oberen
Kugelgelenkkupplung 104 verbunden ist. Der Wellenanschluss 103 ist
axial fest an der Schaltwelle 105 angeordnet, so dass die
vom Bowdenzug in den Wellenanschluss 103 eingeleiteten
Schaltkräfte
auch in die Schaltwelle 105 eingeleitet werden, so dass
sich diese zum Wählen
eines Ganges in Längsrichtung
vor und zurück verschieben
lässt.
Der Kugelkopf 136 der oberen Kugelgelenkkupplung 104 ist
fest an einem sich von einem Getriebegehäuse 110 hinfort erstreckenden
Ansatz 107 eines Trägertopfes 108 angeordnet.
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Zur
Erhöhung
der Winkelgeschwindigkeit einer Schwungmasse 132 ist ein
koaxial zu einer Zentralachse 115 angeordnetes Planetengetriebe 190 vorgesehen.
Dieses Planetengetriebe 190 ist einem Einsatz 109 zugehörig, der
- – einen
Flanschteil 111,
- – den
Trägertopf 108 mit
einem Planetenträgersteg 191,
- – ein
drehbar auf diesem gelagertes Planetenrad 192,
- – ein
mit diesem in kämmenden
Eingriff stehendes Sonnenrad 193,
- – eine
mit diesem einteilige Schwungradnabe 112,
- – ein
mit dieser einteiliges Schwungrad 132,
- – die
Schaltwelle 105 mit einem Schaltfinger 113 und
- – eine
Schalthohlwelle 114 aufweist.
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Zur
Verbindung mit einem Getriebegehäuse 110 ist
das Flanschteil 111 des Einsatzes 109 mittels Schrauben 116 bewegungsfest
mit dem Getriebegehäuse 110 verschraubt.
In dem Flanschteil 111 ist der Trägertopf 108 mittels
eines Radialwälzlagers 118 gelagert
und mittels einer Dichtungen 117 gegen einen Austritt von
Getriebeöl
abgedichtet.
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Der
Trägertopf 108 weist
innerhalb des Getriebegehäuses 10 einen
radial nach innen gerichteten Finger 119 auf, der mit sehr
geringem Schwenkspiel in einer parallel zur Zentralachse 115 ausgerichteten
Längsnut 120 der
Schalthohlwelle 114 geführt ist,
so dass Schwenkbewegungen des Trägertopfes 108 über den
in die Längsnut 120 eingreifenden
Finger 119 in Schwenkbewegungen der Schalthohlwelle 114 umgesetzt
werden. Dabei ist die Schalthohlwelle 114 über Rippen 122 drehfest
mit der Schaltwelle 105 verbunden, so dass die Schwenkbewegungen
des Trägertopfes 108 über die
Schalthohlwelle 114 und die Schaltwelle 105 am
Schaltfinger 113 umgesetzt werden. Schwenkbewegungen des
Schaltfingers 113 verschieben dabei analog 2 eine
von mehreren Schaltschienen die mittels der besagten Wählbewegung
ausgewählt
wurde.
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Innerhalb
des Trägertopfes 108 ist
die Schwungradnabe 112 mittels eines Wälzlagers 127 gelagert,
wobei eine Dichtung 126 den Getriebeölaustritt verhindert. Innerhalb
der Schwungmassennabe 112 und des Sonnenrades 193 ist
die Schaltwelle 105 mittels zwei Gleitlagern 128, 129 gelagert,
wobei eine Dichtung 130 den Getriebeölaustritt verhindert.
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Greift
nun die Schaltkraft des Bowdenzuges über die Kugelgelenkkupplung 104 und
die Hebelwirkung des Ansatzes 107 am Trägertopf 108 an, so wird über den
Finger 119 und die Hohlschaltwelle 114 der Schaltfinger 113 verschwenkt.
Der Trägertopf 108 weist
den Planetenträgersteg 191 mit
dem auf diesem gelagerten Planetenrad 192 auf, so dass
sich das Sonnenrad 193 im gleichen Drehsinn, wie der Trägertopf 108 dreht.
Die für
diese Drehbewegung des Sonnenrads 193 notwendige Abstützung erfolgt gegenüber dem
Flanschteil 111. Dazu weist der Flanschteil 111 ein
eingearbeitetes Hohlradsegment 195 auf, in welches das
Planetenrad 192 eingreift. Die gegenüber der Winkelgeschwindigkeit
des Trägertopfes 108 erhöhte Winkelgeschwindigkeit
des Sonnenrades 193 überträgt sich über die
Schwungradnabe 112 auf das Schwungrad 132. Im
Gegensatz zur ersten Ausführungsform
liegt der Massenschwerpunkt des Schwungrades 132 auf der
Zentralachse 115.
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Da
in beiden Ausführungsbeispielen
die Schaltwellen 5 bzw. 105 und die Schalthohlwellen 14 bzw. 114 bewegungsfest
miteinander gekoppelt sind, können
diese beiden Bauteile zu einem Bauteil vereinheitlicht werden. So
kann beispielsweise eine Vollwelle mit einer Längsnut vorgesehen sein, in
welche der Finger 19 bzw. 119 eingreift. Ferner
kann ausschließlich
eine Hohlwelle vorgesehen sein, die zur Verhinderung von Ölaustritt
ausgangsseitig verschlossen ist.
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Der
Schaltfinger 13 bzw. 113 kann demzufolge mit der
Schaltwelle 5 bzw. 105 und/oder der Schalthohlwelle 14 bzw. 114 gekoppelt
sein.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Finger 19 bzw. 119 nicht
am Trägertopf, sondern
an der Schaltwelle bzw. der Schalthohlwelle vorgesehen. Die Längsnut,
in welche der Finger eingreift, ist dann an dem Trägertopf
vorgesehen.
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Anstelle
von den Kugelgelenkkupplungen können
auch einfache Drehgelenkkupplungen vorgesehen sein. In beiden Ausführungen – d.h. mit
Kugelgelenkkupplungen oder mit Drehgelenkkupplungen – können gummielastische
Dämpfer
vorgesehen sein, um die Übertragung
von Motorschwingungen auf den Handschalthebel zu dämpfen.
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Bei
der ersten Ausführungsform
ist es möglich,
anstelle der Schwungmasse 32 ein Schwungrad ähnlich dem
zweiten Ausführungsbeispiel
vorzusehen.
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Anstelle
des Hohlradsegmentes 195 kann auch ein komplettes Hohlrad
vorgesehen sein.
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Bei
den beschriebenen Ausführungsformen handelt
es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der
beschriebenen Merkmale für
unterschiedliche Ausführungsformen
ist ebenfalls möglich.
Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung
gehörenden
Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien
der Vorrichtungsteile zu entnehmen.