DE102007010362A1 - Schaltschwinge einer Schaltvorrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe - Google Patents
Schaltschwinge einer Schaltvorrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe Download PDFInfo
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Getriebetechnik und betrifft eine Schaltschwinge einer Schaltvorrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
- Hintergrund der Erfindung
- In Zahnräderwechselgetrieben mit Vorgelegewelle sind die Gangräder als Losräder auf einer Hauptwelle drehbar gelagert, wohingegen auf der Vorgelegewelle Vorgelegeräder als Festräder drehfest mit dieser verbunden sind. Hierbei sind jeweils aus einem Vorgelegerad und einem Gangrad bestehende Zahnradpaare ständig miteinander in Eingriff. Die Herstellung des Kraftflusses erfolgt über den Gangrädern jeweils zugeordnete Schiebemuffen, die auf der Hauptwelle drehfest aber entlang deren Längsmittelachse verschiebbar gelagert sind und in formschlüssigen Eingriff mit den Gangrädern gebracht werden können.
- Zum Wählen und Schalten der Gänge ist eine Schaltvorrichtung vorgesehen, die typischer Weise eine von einem Handschalthebel mittels eines Betätigungsmechanismus betätigbare Schaltwelle umfasst, die entlang ihrer Längsmittelachse verschiebbar und um diese Achse schwenkbar im Getriebegehäuse oder einem in das Getriebegehäuse eingesetzten Modul gelagert ist. Die Schaltwelle ist beispielsweise mit Schaltfingern versehen, die je nach Getriebeart über Schaltstangen und damit starr verbundene Schaltgabeln oder über Schaltschwingen auf die Schiebemuffen einwirken.
- Schaltgabeln oder Schaltschwingen formen mit zwei gegenüberliegenden Schaltmaulwangen ein Schaltmaul, in das im montierten Zustand die Schiebemuffe aufgenommen wird. Die beiden Schaltmaulwangen sind formschlüssig mit der Schiebemuffe verbunden und greifen zu diesem Zweck beispielsweise mit Gleitstücken in eine Umfangsnut der Schiebemuffe ein. Die beiden Schaltmaulwangen sind durch einen bogenförmigen Bügel miteinander verbunden.
- Schaltgabeln sind gewöhnlich starr an Schaltstangen befestigt, wobei die Schaltmaulwangen quer zur Längsmittelachse der Schaltstange angeordnet sind. Bei einem axialen Verschieben der Schaltstangen werden die Schaltgabeln mitgenommen, wodurch die mit den Schaltgabeln verbundene Schiebemuffe entlang der Längsmittelachse der Hauptwelle verschoben wird, um hierdurch einen Gang zu schalten. Im Unterschied hierzu sind Schaltschwingen mittels eines Schwenklagers beispielsweise am Getriebegehäuse schwenkbeweglich gelagert und können um eine zur Längsmittelachse der Hauptwelle senkrechte Schwenkachse verschwenkt werden, um hierdurch die Schiebemuffe entlang der Hauptwelle zu verschieben.
- Für die Herstellung von Schaltschwingen sind verschiedene Herstellungsverfahren bekannt. Beispielsweise werden Schaltschwingen als Gussteil in einem Gießverfahren aus einem gießfähigen Material wie Gusseisen hergestellt, was jedoch den Nachteil hat, dass die auf diese Weise hergestellten Schaltschwingen vergleichsweise schwer sind.
- Weiterhin ist die Herstellung von Schaltschwingen aus einem bandförmigen Blechhalbzeug bekannt, bei dem eine Schaltschwinge mittels eines mehrere Biegeoperationen umfassenden komplexen Biegevorgangs gefertigt wird. Um eine schwenkbewegliche Lagerung der Schaltschwingen zu realisieren, werden entsprechende Durchstellungen in dem Blechhalbzeug beispielsweise durch Stanzen oder Fräsen hergestellt, was gewönlich noch vor dem Biegevorgang erfolgt. Entsprechendes gilt für weitere Durchstellungen in den Schaltmaulwangen zur Aufnahme der Gleitstücke zum Eingriff mit der Schiebemuffe.
- Vorteilhaft bei der Herstellung von Schaltschwingen durch Biegen ist die Möglichkeit durch eine geeignete Materialwahl vergleichsweise leichte Schaltschwingen zu fertigen. Nachteilig ist jedoch, dass für den komplexen Biegevorgang, in dem gewöhnlich auch Hinterschneidungen zu realisieren sind, ein technisch aufwändiges und somit kostenintensives Biegewerkzeug erforderlich ist. Zudem hat sich gezeigt, dass in der industriellen Serienfertigung die für eine sachgerechte Funktion der Schaltschwinge benötigten Toleranzen beim Biegen der Schaltschwinge nicht erreicht werden können.
- Um dies näher zu erläutern, seien eine erste Linie, welche die in den beiden Schaltmaulwangen geformten ersten Durchstellungen für die schwenkbewegliche Lagerung der Schaltschwinge verbindet, und eine zweite Linie, welche die in den beiden Schaltmaulwangen geformten zweiten Durchstellungen für die Aufnahme von Gleitstücken zur formschlüssigen Verbindung mit der Schiebemuffe verbindet, betrachtet. Bei einem idealen Biegevorgang sollten die erste Linie und die zweite Linie sowohl in einer Längsebene, in der sich die beiden Schaltmaulwangen erstrecken, als auch in einer hierzu senkrechten Ebene parallel sein. Letzteres ist erfüllt, wenn die beiden ersten Durchstellungen und die beiden zweiten Durchstellungen eine gemeinsame Ebene aufspannen. Ist dies jedoch nicht der Fall legt die Schaltschwinge im eingebauten Zustand der Schiebemuffe eine zur Längsmittelrichtung der Hauptwelle nichtparallele Verschiebungsrichtung auf, was den Verschleiß stark erhöht.
- Um dies zu vermeiden, werden die Durchstellungen von Schaltschwingen nach dem Biegevorgang bislang spanend nachbearbeitet, um so die gewünschten Toleranzen für eine ordnungsgemäße Funktion der Schaltschwinge zu erreichen. Eine solche spanende Nachbearbeitung ist jedoch zeit- und kostenintensiv.
- Aufgabenstellung
- Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Schaltschwinge und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, welches eine einfache und kostengünstige Herstellung der Schaltschwinge im Rahmen der gewünschten Fertigungstoleranzen ermöglicht.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Diese Aufgabe wird nach dem Vorschlag der Erfindung durch eine Schaltschwinge mit den Merkmalen von Patentanspruch 1, sowie durch ein Verfahren zur Herstellung der Schaltschwinge mit den Merkmalen von Patentanspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
- Erfindungsgemäß ist eine Schaltschwinge einer Schaltvorrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gezeigt. Die Schaltschwinge umfasst zwei ein Schaltmaul formende Halbteile, die mittels eines Verbindungselements starr miteinander verbunden sind. In den Halbteilen sind jeweils Durchlassungen zur Schwenklagerung der Schaltschwinge und zur Aufnahme von Gleitstücken zum Eingriff in eine Schiebemuffe ausgebildet. Vorteilhaft ist jedes Halbteil hierbei in Form eines gebogenen, länglichen Flachprofils ausgebildet, das beispielsweise aus Stahlblech besteht. Eine starre Verbindung der beiden Halbteile mit dem Verbindungselement erfolgt beispielsweise durch wenigstens eine Schweißnaht.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltschwinge sind die beiden Halbteile zueinander gleich, was es ermöglicht, mit einem selben Biegewerkzeug die beiden Halbteile zu fertigen, wodurch Zeit und Kosten einespart werden können.
- Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltschwinge ist das Verbindungselement in Form einer länglichen Schiene mit senkrecht zur Längsrichtung abgekanteten Seitenwangen zur Erzeugung einer U-Form ausgebildet, wobei es vorteilhaft ist, wenn die Seitenwangen der Schiene das Flachprofil in Längsrichtung jeweils seitlich umgreifen. Hierdurch können die beiden Halbteile in vorteilhafter Weise mit einer ausreichenden Steifigkeit, insbesondere Verwindungssteifigkeit, miteinander verbunden werden.
- Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltschwinge verbindet das Verbindungselement die beiden Halbteile in einer bezüglich der Schaltschwinge mittigen Lage starr miteinander. Vorteilhaft ist das Verbindungselement zudem mit einem Krafteinleitungselement, wie ein Schaltfinger, zum Einleiten von Kraft in die Schaltschwinge versehen. Durch die mittige Lage des Verbindungselements kann eine symmetrische Krafteinleitung in die Schaltschwinge sichergestellt werden.
- Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltschwinge ist das Verbindungselement aus einem Material gefertigt, das von dem Material aus dem die beiden Halbteile gefertigt sind, erschieden ist. Insbesondere ist es hierdurch möglich, die beiden Halbteile aus einem gut umformbaren (biegbaren) Material zu fertigen, während das Verbindungselement aus einem Material gefertigt sein kann, das härter ist, als das Material aus dem die beiden Halbteile gefertigt, um hierdurch die mechanischen Anforderungen an das Material bezüglich einer Krafteinleitung in die Schaltschwinge zu erfüllen.
- Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf eine Schaltvorrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, die mit wenigstens einer wie oben beschriebenen Schaltschwinge ausgestattet ist.
- Weiterhin erstreckt sich die Erfindung auf ein Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das mit wenigstens einer wie oben beschriebenen Schaltschwinge ausgestattet ist.
- Darüber hinaus erstreckt sich die Erfindung auf ein Kraftfahrzeug mit einem Zahnräderwechselgetriebe, das mit wenigstens einer wie oben beschriebenen Schaltschwinge ausgestattet ist.
- Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer wie oben beschriebenen Schaltschwinge. Das Verfahren umfasst das starre Verbinden der beiden mit Durchstellungen für die Schwenklagerung und der Aufnahmen von Gleitstücken versehenen Halbteile mittels eines Verbindungselements, wobei die Halbteile durch Ausrichten der Durchstellungen positioniert werden, um hierdurch die gewünschten Toleranzen für die Schaltschwinge zu erreichen. Vorteilhaft erfolgt eine starre Verbindung der beiden Halbteile mittels Verschweißen mit dem Verbindungselement. Die beiden Halbteile werden vorteilhaft aus einem Flachprofil durch Biegen geformt. Die Durchlassungen können durch Stanzen, Bohren, Fräsen oder dergleichen hergestellt werden.
- Ausführungsbeispiel
- Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird.
- Kurze Beschreibung der Figuren
- Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltschwinge; -
2 eine weitere perspektivische Ansicht der Schaltschwinge von1 . - Ausführliche Beschreibung der Figuren
- Es werden nun die
1 und2 erläutert, worin ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltschwinge erläutert ist. - Demnach ist eine insgesamt mit der Bezugszahl
1 bezeichnete Schaltschwinge aus zwei gleichartigen Halbteilen2 und einem die beiden Halbteile2 starr miteinander verbindenden Verbindungselement3 zusammengesetzt. - Jedes Halbteil
2 weist eine gekrümmte Raumform auf und wird aus einem länglichen Flachprofil, das beispielsweise aus Stahlblech besteht, geformt. Hierzu werden mehrere Biegevorgänge durchgeführt, bei denen verschiedene Profilabschnitte des Flachprofils mit an den breiten Profilflächen4 ,15 angreifenden Kräften, senkrecht zur Längsrichtung des Flachprofils, abgekantet werden. - So dient ein Biegevorgang dazu, einen ersten endständigen Profilabschnitt
5 gegenüber einem zweiten Profilabschnitt6 in einer Biegerichtung abzukanten. Ein weiterer Biegevorgang dient dazu, einen dritten Profilabschnitt7 gegenüber dem zweiten Profilabschnitt6 in derselben Biegerichtung abzukanten. Ein noch weiterer Biegevorgang dient dazu, einen vierten Profilabschnitt8 gegenüber dem dritten Profilabschnitt7 in derselben Biegerichtung abzukanten. Und ein noch weiterer Biegevorgang dient dazu, einen fünften Profilabschnitt9 gegenüber dem vierten Profilabschnitt8 in einer zu den anderen Biegerichtungen gegensätzlichen Biegerichtung abzukanten. Die Biegevorgänge können gleichzeitig oder nacheinander, in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden. - Das Formen eines hinterschneidenden Profilabschnitts ist bei der Formung der beiden Halbteile
2 nicht erforderlich, was den Biegevorgang wesentlich vereinfacht und ein entsprechend komplexes Biegewerkzeug verzichtbar macht. - In jedem der beiden Halbteile
2 werden weiterhin eine erste Durchstellung10 im Profilabschnitt7 sowie eine zweite Durchstellung12 im Profilabschnitt9 durch Bohren, Stanzen, Fräsen oder dergleichen geformt. Die ersten und zweiten Durchstellungen10 ,12 können gleichzeitig oder nacheinander, vor, während oder nach dem Biegen des Flachprofils geformt werden. - Die ersten Durchstellungen
10 dienen zur Schwenklagerung der Schaltschwinge1 beispielsweise am Getriebegehäuse zu welchem Zweck beispielsweise am Getriebegehäuse befestigte Lagerbolzen in die ersten Durchstellungen10 eingreifen. Im eingebauten Zustand ist die Schaltschwinge1 somit um eine durch die beiden ersten Durchstellungen10 hindurch verlaufende Schwenkachse verschwenkbar. - In den zweiten Durchstellungen
12 sind Lagerbuchsen11 angeformt, die zur Aufnahme von Gleitstücken dienen, welche ihrerseits formschlüssig mit einer Schiebemuffe zu verbinden sind, beispielsweise indem diese in eine umlaufende Ringnut der Schiebemuffe eingreifen. - Das Verbindungselement
3 verbindet die beiden Halbteile2 starr miteinander in einer Position, in der die Stirnflächen der beiden endständigen Profilabschnitte5 einander gegenüberliegen. Hierbei können die Stirnflächen der beiden endständigen Profilabschnitte5 einander anliegen oder voneinander beabstandet sein, so dass ein Spalt zwischen den beiden Profilabschnitten5 vorhanden ist. - Die beiden durch das Verbindungselement
3 starr miteinander verbundenen Halbteile2 befinden sich in einer gegenüberliegenden Position und formen mit ihren innenliegenden breiten Profilflächen4 gemeinsam ein mit einer Hinterschneidung versehenes Schaltmaul zur Aufnahme einer Schiebemuffe. Die Hinterschneidung ergibt sich dadurch, dass die beiden ersten Durchstellungen10 einen größeren Abstand voneinander einnehmen als die beiden zweiten Durchstellungen12 . - Jedes Halbteil
2 formt eine mit den Durchstellungen versehene Schaltmaulwange, jeweils bestehend aus den Profilabschnitten7 ,8 und9 . Die beiden Schaltmaulwangen der beiden Halbteile2 sind durch einen bogenförmigen Bügel, bestehend aus den Profilabschnitten2 und5 der beiden Halbteile2 , die über das Verbindungselement3 starr miteinander verbunden sind, miteinander verbunden. - Das Verbindungselement
3 ist als eine längliche Schiene mit U-Form ausgebildet, die mit quer zur Längsachse abgekanteten Seitenwangen13 versehen ist, welche in eine gegenüberliegene Position zu den schmalen Profilflächen14 der Halbteile2 gelangen. Das Verbindungselement3 erstreckt sich hierbei über die beiden endständigen Profilabschnitte5 hinweg jeweils bis etwa auf halbe Länge des angrenzenden Profilabschnitts6 . Zur starren Verbindung der beiden Halbteile2 sind die beiden Seitenwangen13 der U-förmigen Schiene über eine Mehrzahl beabstandeter Schweißnähte16 mit den Halbteilen2 verbunden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel befinden sich Schweißnähte16 jeweils im Bereich der beiden Profilabschnitte5 ,6 . Anzahl und Lage der Schweißnähte16 können wahlweise bedarfsabhängig festgelegt werden. - Durch die Gestaltung des Verbindungselements
3 als U-förmige Schiene kann eine ausreichende steife Verbindung der beiden Halbteile2 bewirkt werden, so dass eine exakte Schaltung des Schaltgetriebes gewährleistet ist. Insbesondere kann hierdurch die Verwindungssteifigkeit der Schaltschwinge1 verbessert werden. - Das Material des Verbindungselements
3 ist von dem Material der beiden Halbteile2 verschieben. So bestehen die beiden Halbteile2 beispielsweise aus gut umformbarem Stahlblech, während das Verbindungselement aus einem demgegenüber relativ dicken Flacheisen gefertigt ist, um den hohen Belastungen bei der Krafteinleitung in die Schaltschwinge standzuhalten. - Das Verbindungselement
3 ist an einem Endabschnitt17 senkrecht zu seiner Längsachse abgekantet. An diesem Endabschnitt17 ist ein Schaltfinger22 zur Krafteinleitung in die Schaltschwinge1 angeformt, der beispielsweise über eine an der Schaltwelle geformte Schaltfingeraufnahme betätigt werden kann. Die hinsichtlich des Bügels und der Schaltschwinge1 mittige Befestigung des Verbindungselements3 stellt hierbei eine nahezu symmetrische Krafteinleitung in die Schaltschwinge1 sicher. - Zur starren Vebindung der beiden Halbteile
2 mittels des Verbindungselements3 werden diese in eine geeignete Relativposition gebracht, in der eine die beiden ersten Durchstellungen10 verbindende erste Linie A im Rahmen einer vorgebbaren Toleranz zu einer die beiden zweiten Durchstellungen12 verbindenden zweiten Linie B parallel ist. Dies kann beispielsweise durch den Einsatz von Positionierungsstiften erfolgen, die durch die ersten Durchstellungen10 bzw. die zweiten Durchstellungen12 hindurch geführt werden. Im Rahmen der geforderten Toleranzen werden die beiden Halbteile2 insbesondere so positioniert, dass die Linie A und die Linie B, gemäß dem in2 angegebenen orthogonalen x, y, z-Koordinatensystem, sowohl in z-Richtung als auch in y-Richtung parallel zueinander sind. Besonders wichtig ist die geforderte Parallelität der Linien A und B in x-Richtung, das heißt in Schaltrichtung der Schaltschwinge. Nach erfolgtem Ausrichten der beiden Halbteile2 in der gewünschten Position wird das Verbindungselement3 in Stellung gebracht und mit den beiden Halbteilen2 verschweißt. -
- 1
- Schaltschwinge
- 2
- Halbteil
- 3
- Verbindungselement
- 4
- innenliegende breite Profilfläche
- 5
- Profilabschnitt
- 6
- Profilabschnitt
- 7
- Profilabschnitt
- 8
- Profilabschnitt
- 9
- Profilabschnitt
- 10
- erste Durchstellung
- 11
- Lagerbuchse
- 12
- zweite Durchstellung
- 13
- Seitenwange
- 14
- schmale Profilfläche
- 15
- außenliegende breite Profilfläche
- 16
- Schweißnaht
- 17
- Endabschnitt
- 18
- Schaltfinger
- 19
- Schaltmaul
Claims (16)
- Schaltschwinge (
1 ) einer Schaltvorrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, welche zwei ein Schaltmaul (19 ) formende Halbteile (2 ), die mittels eines Verbindungselements (3 ) starr miteinander verbunden sind, umfasst. - Schaltschwinge (
1 ) nach Anspruch 1, bei welcher jedes Halbteil (2 ) in Form eines gebogenen, länglichen Flachprofils ausgebildet ist. - Schaltschwinge (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei welcher die beiden Halbteile (2 ) zueinander gleich sind. - Schaltschwinge (
1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, bei welcher das Verbindungselement (3 ) in Form einer länglichen Schiene mit senkrecht zur Längsrichtung abgekanteten Seitenwangen (13 ) zur Erzeugung einer U-Form ausgebildet ist. - Schaltschwinge (
1 ) nach Anspruch 4, bei welcher die Seitenwangen (13 ) der Schiene das Flachprofil in Längsrichtung jeweils seitlich umgreifen. - Schaltschwinge (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die Halbteile (2 ) mittels wenigstens einer Schweißnaht (16 ) mit dem Verbindungselement (3 ) starr verbunden sind. - Schaltschwinge (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher das Verbindungselement (3 ) die beiden Halbteile (2 ) in einer bezüglich der Schaltschwinge mittigen Lage starr miteinander verbindet. - Schaltschwinge (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher das Verbindungselement (3 ) mit einem Krafteinleitungselement (18 ) zum Einleiten von Kraft in die Schaltschwinge versehen ist. - Schaltschwinge (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher das Verbindungselement (3 ) aus einem Material gefertigt ist, das von dem Material der beiden Halbteile (2 ) verschieden ist. - Schaltschwinge (
1 ) nach Anspruch 9, bei welcher das Verbindungselement (3 ) aus einem Material gefertigt ist, das härter ist, als das Material aus dem die beiden Halbteile (2 ) gefertigt sind. - Schaltvorrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Schaltschwinge gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 bis 10.
- Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Schaltschwinge gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 bis 10.
- Kraftfahrzeug mit einem Zahnräderwechselgetriebe, mit wenigstens einer Schaltschwinge gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 bis 10.
- Verfahren zur Herstellung einer Schaltschwinge (
1 ) einer Schaltvorrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei welchem zwei ein Schaltmaul (19 ) formende Halbteile (2 ), die jeweils mit einer Durchstellung (10 ) für eine Schwenkla gerung der Schaltschwinge und einer Durchstellung (12 ) zur Aufnahme von Gleitstücken versehen sind, durch Ausrichten der Durchstellungen positioniert und durch ein Verbindungselements (3 ) starr miteinander verbunden werden. - Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem die Halbteile durch Biegen geformt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, bei welchem die Halbteile mit dem Verbindungselement durch Schweißen starr verbunden werden.
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