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Die
Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung eines Schaltgetriebes,
mit mindestens einer Schaltschwinge, die eine aus zwei über
eine Schwingenbrücke miteinander verbundene Schwingenarme
gebildete U-förmige Grundform aufweist, über einem eine
Schaltmuffe aufweisenden Schaltpaket einer Getriebewelle angeordnet
ist, über zwei jeweils endseitig an einer Aufnahme jedes
Schwingenarms befestigte Gleitsteine mit einer Ringnut der Schaltmuffe in
Eingriff steht, um eine durch zwei jeweils an jedem Schwingenarm
angeordnete Lagerstellen bestimmte Querachse schwenkbar gelagert
ist, und einen an der Schwingenbrücke außermittig
angeordneten Mitnehmer zum Eingriff eines Schaltfingers einer achsparallel
zu der Getriebewelle angeordneten Schaltwelle aufweist, wobei der
dem Mitnehmer nahe Schwingenarm eine geringere Federsteifigkeit
als der dem Mitnehmer ferne Schwingenarm aufweist.
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Ein
manuell über einen Handschalthebel oder automatisiert über
mindestens einen hilfskraftbetätigten Gangsteller schaltbares
Schaltgetriebe weist üblicherweise mehrere Gangradsätze
mit unterschiedlicher Übersetzung auf, die zwischen zwei achsparallelen
Getriebewellen angeordnet sind und jeweils ein drehfest auf der
einen Getriebewelle befestigtes Festrad und ein auf der anderen
Getriebewelle drehbar gelagertes Losrad aufweisen. Zur Schaltung
eines Gangs wird das Losrad des betreffenden Gangradsatzes durch
das Einrücken einer zugeordneten Gangkupplung drehfest
mit der betreffenden Getriebewelle verbunden. Die Gangkupplungen
können unsynchronisiert, also als sogenannte Klauenkupplungen,
oder reibsynchronisiert, d. h. als sogenannte Synchronkupplungen,
ausgebildet sein. Die Gangkupplungen sind üblicherweise
paarweise in einem gemeinsamen Schaltpaket mit jeweils einer drehfest
und axial verschiebbar auf der betreffenden Getriebewelle angeordneten
Schaltmuffe zusammengefasst. Das Ein- und Auslegen der einem Schaltpaket
zugeord neten Gänge erfolgt demzufolge durch eine Axialverschiebung
der Schaltmuffe in jeweils entgegensetzten Richtungen.
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Der
getriebeinterne Teil der Schaltvorrichtung zur Betätigung
der Schaltmuffen kann mehrere Schaltstangen umfassen, die achsparallel
zu den Getriebewellen angeordnet und axial verschiebbar in dem Getriebegehäuse
gelagert sind, und an denen jeweils eine mit einer zugeordneten
Schaltmuffe in Eingriff stehende Schaltgabel starr befestigt ist.
Zum Einlegen eines Gangs wird die betreffende Schaltstange in einem
Wählvorgang mit dem Handschalthebel oder einem Gangsteller
mechanisch gekoppelt und in einem nachfolgenden Schaltvorgang axial
verschoben. Nachteilig an einer derartigen Schaltvorrichtung sind
jedoch der relativ große Bauraumbedarf zur Anordnung und
Lagerung der Schaltstangen sowie die vergleichsweise hohen Schaltkräfte
zum Ein- und Auslegen der Gänge.
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In
einer anderen Bauart einer Schaltvorrichtung, die einen geringeren
Bauraumbedarf aufweist und niedrigere Schaltkräfte erfordert,
umfasst der getriebeinterne Teil mehrere Schaltschwingen, die jeweils
eine U-förmige Grundform aufweisen und aus zwei über
eine Schwingenbrücke miteinander verbundene Schwingenarme
gebildet sind, über einem eine Schaltmuffe aufweisenden
Schaltpaket einer Getriebewelle angeordnet sind, über zwei
jeweils endseitig an einer Aufnahme jedes Schwingenarms befestigte
Gleitsteine mit einer Ringnut der betreffenden Schaltmuffe in Eingriff
stehen, um eine durch zwei jeweils an jedem Schwingenarm angeordnete Lagerstellen
bestimmte Querachse schwenkbar gelagert sind, und einen an der Schwingenbrücke
angeordneten Mitnehmer zum Eingriff eines Schaltfingers einer achsparallel
zu der Getriebewelle angeordneten Schaltwelle aufweisen. Die Schaltwelle
ist drehbar und axial verschiebbar in dem Getriebegehäuse gelagert
und weist mehrere Schaltfinger auf. In einem Wählvorgang
wird die Schaltwelle durch eine Drehung um ihre Längsachse über
den Eingriff eines der Schaltfinger in den Mitnehmer einer Schaltschwinge mit
dieser gekoppelt und in einem nach folgenden Schaltvorgang axial
verschoben, wodurch die Schaltschwinge um ihre Querachse verschwenkt
wird.
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Um
für den Wählvorgang, d. h. für die Kopplung
der Schaltwelle mit jeweils einer von mehreren Schaltschwingen,
eine hinreichende Winkelauflösung und für den
Schaltvorgang über den gesamten Schaltweg einen sicheren
Eingriff der Schaltfinger in den jeweiligen Mitnehmer zu erzielen,
ist die Schaltwelle zumeist mittig über den Schaltschwingen
angeordnet, und die Mitnehmer sind entsprechend außermittig
an der Schwingenbrücke der Schaltschwingen befestigt. Dies
führt jedoch nachteilig zu einer asymmetrischen Einleitung
der Schaltkraft in die Schaltschwingen und zu einer ungleichen Übertragung
der Schaltkraft über die Schwingenarme der Schaltschwingen
in die jeweilige Schaltmuffe.
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Da
bei der üblichen symmetrischen Gestaltung der Schaltschwingenarme
der aus dem nahe am Mitnehmer liegende Schwingenarm und dem angrenzenden
kürzeren Teil der Schwingenbrücke gebildete kurze
Schenkel der Schaltschwinge aufgrund der geringeren Gesamtlänge
weniger federelastisch ist als der aus dem entfernt von dem Mitnehmer
liegenden Schwingenarm und dem angrenzenden längeren Abschnitt
der Schwingenbrücke gebildete lange Schenkel der Schaltschwinge,
wird die Schaltkraft im wesentlichen über den steiferen
kurzen Schenkel der Schaltschwinge und entsprechend einseitig in
die Schaltmuffe übertragen. Neben der ungünstigen Kraftübertragung
begünstigt der intensive Kontakt der Schaltmuffe mit dem
steiferen kurzen Schenkel der Schaltschwinge auch eine unerwünschte Übertragung
von Schwingungen und Vibrationen aus dem Getriebe in den Handschalthebel
oder den Gangsteller der Schaltvorrichtung.
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Eine
typische Schaltschwinge mit einer symmetrischen Gestaltung der Schwingenarme
ist beispielsweise in der
DE
199 19 270 A1 beschrieben. Die Schwingenbrücke
und die beiden Schwingenarme dieser bekannten Schalt schwinge sind
als ein einstückiges Blechpress- und Blechstanzbauteil
ausgeführt. Die Schwingenarme sind als einfache Kragarme
ausgeführt und jeweils endseitig mit einer Montagebohrung
zur Befestigung eines Gleitsteins und etwa mittig mit einer Lagerbohrung
zum Eingriff eines Lagerbolzens einer Schwenklagerung versehen.
Auf der Schwingenbrücke ist mit einer weitgehend mittigen
Verschweißung eine einseitig überkragende Schiene
befestigt, an der unter anderem ein gabelförmiger Mitnehmer
zum Eingriff eines Schaltfingers einer Schaltwelle außermittig
befestigt ist. Die mittige Verschweißung der Schiene mit
der Schwingenbrücke soll eine symmetrische Krafteinleitung
bewirken. Aufgrund des wirksamen Hebelarms zwischen dem Mitnehmer
und der Verschweißung der Schiene ergibt sich jedoch ein
Kippmoment, das zu einer asymmetrischen Verteilung und Übertragung
einer Schaltkraft in bzw. über die beiden Schwingenarme
führt.
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Eine
andere Ausführungsform einer Schaltschwinge mit einer symmetrischen
Gestaltung der Schwingenarme ist aus der
DE 10 2005 034 283 A1 bekannt.
Die in der dortigen
4 abgebildete
und in der zugeordneten Beschreibung erläuterte Schaltschwinge
weist einen außermittig angeordneten gabelförmigen
Mitnehmer zum Eingriff eines Schaltfingers einer Schaltwelle auf.
Die Schwingenarme sind identisch ausgeführt und weisen
endseitig jeweils einen in Schwenkrichtung verlaufenden U-förmigen Bogen
auf, an dessen Bogenboden jeweils eine Montagebohrung zur Befestigung
eines Gleitsteins und an dessen freiem Ende jeweils ein Lagerauge
zum Eingriff eines Lagerbolzens angeordnet ist. Durch das bogenförmige
Ende weisen die Schwingenarme gegenüber als Kragarme ausgeführten
Schwingarmen eine geringere Federsteifigkeit auf, wodurch die Übertragung
von Schwingungen und Vibrationen aus dem Getriebe in weitere Bauteile
der Schaltvorrichtung gedämpft werden kann. Die asymmetrische
Verteilung und Übertragung einer Schaltkraft von dem Mitnehmer
in bzw. über die beiden Schwingenarme bleibt jedoch nachteilig
erhalten.
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Zur
Vermeidung dieses Nachteils wird in der
EP 1 472 478 B1 (
DE 603 01 489 T2 )
eine Schaltschwinge vorgeschlagen, bei welcher der dem außermittig
angeordneten Mitnehmer nahe Schwingenarm eine geringere Federsteifigkeit
aufweist als der andere, zu dem Mitnehmer ferne Schwingenarm. Durch
die durch eine verkleinerte Querschnittsfläche erzielte
geringere Federsteifigkeit des dem Mitnehmer nahen Schwingenarms
soll dieser bei der Übertragung einer Schaltkraft soweit
elastisch nachgeben, dass ein wesentlicher Anteil der Schaltkraft
auch über den anderen Schwingenarm übertragen
wird. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Schwingenarme
weitgehend identisch ausgeführt und weisen endseitig jeweils
einen in Schwenkrichtung verlaufenden U-förmigen Bogen
mit einem an der Schwingenbrücke befestigten inneren Schenkel und
einem über einen Bogenboden mit diesem verbundenen äußeren
Schenkel auf. An dem freien Ende der äußeren Schenkel
ist jeweils eine Montagebohrung zur Befestigung eines Gleitsteins
angeordnet. Eine Lagerbohrung zum Eingriff eines Lagerbolzens einer
Schwenklagerung ist jeweils an dem Bogenboden oder in der Mitte
des inneren Schenkels vorgesehen. Die verkleinerte Querschnittsfläche
zur Verringerung der Federsteifigkeit des dem Mitnehmer nahen Schwingenarms
ist vorliegend durch eine Reduzierung der Materialtiefe des betreffenden
inneren Schenkels realisiert. Da die Elastizität beider Schwingenarme
aber im wesentlichen durch die deutlich geringere Materialtiefe
der äußeren Schenkels bestimmt wird, ist die Wirksamkeit
dieser bekannten Ausführung fraglich. Im übrigen
kann eine Verringerung des Querschnitts eines der Schwingenarme
zu einer Reduzierung der Dauerfestigkeit der Schaltschwinge führen.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Schaltschwinge einer Schaltvorrichtung eines Schaltgetriebes
mit einem außermittig angeordneten Mitnehmer vorzuschlagen,
bei der die Federsteifigkeit des zu dem Mitnehmer nahen Schwingenarms
zur Erzielung einer weitgehend symmetrischen Kraftverteilung und Kraftübertragung
auf belastungstechnisch günstigere Art und Weise gegenüber
Federsteifigkeit des zu dem Mitnehmer fernen Schwingenarms reduziert
ist.
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Diese
Aufgabe ist in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des
Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die beiden Schwingenarme
der Schaltschwinge zur Erzielung verschiedener Federsteifigkeiten
eine unterschiedliche geometrische Form aufweisen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen
Schaltschwinge sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5.
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Die
Erfindung geht demnach von einer Schaltschwinge der Schaltvorrichtung
eines Schaltgetriebes aus, die eine U-förmige Grundform
aufweist und aus zwei über eine Schwingenbrücke
miteinander verbundene Schwingenarme gebildet ist. Die Schaltschwinge
ist in an sich bekannter Weise über einem eine Schaltmuffe
aufweisenden Schaltpaket einer Getriebewelle angeordnet, steht über zwei
jeweils endseitig an einer Aufnahme jedes Schwingenarms befestigte
Gleitsteine mit einer Ringnut der Schaltmuffe in Eingriff, und ist
um eine durch zwei jeweils an jedem Schwingenarm angeordnete Lagerstellen
bestimmte Querachse schwenkbar gelagert. Ein Mitnehmer zum Eingriff
eines Schaltfingers einer achsparallel zu der Getriebewelle angeordneten
Schaltwelle ist außermittig an der Schwingenbrücke
angeordnet.
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Um
trotz der außermittigen Anordnung des Mitnehmers und der
dadurch bedingten seitlichen Einleitung einer Schaltkraft über
den zugeordneten Schaltfinger der Schaltwelle eine weitgehend gleichmäßige
Lastverteilung innerhalb der Schaltschwinge und eine weitgehend
symmetrische Kraftübertragung in die zugeordnete Schaltmuffe
zu erzielen, weist der zu dem Mitnehmer nahe Schwingenarm eine geringere
Federsteifigkeit als der zu dem Mitnehmer ferne Schwingenarm auf.
Dies wird im Unterschied zu bekannten Schaltschwingen, wie z. B.
zu der in der
EP 1
472 478 B1 beschriebenen Schaltschwinge, erfin dungsgemäß dadurch
erreicht, dass die beiden Schwingenarme der Schaltschwinge eine
unterschiedliche geometrische Form aufweisen.
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Durch
eine spezielle, von dem von dem Mitnehmer entfernt angeordneten
Schwingenarm abweichende geometrische Form kann der zu dem Mitnehmer
nahe Schwingenarm auf einfache Weise federelastischer ausgebildet
werden, ohne dass hierfür ein Querschnitt des Schwingenarms
reduziert und damit eine Verringerung der Dauerfestigkeit der Schaltschwinge
riskiert werden muss. Die Verringerung der Federsteifigkeit des
zu dem Mitnehmer nahen Schwingenarms wird durch eine entsprechende Formgebung
im wesentlichen durch eine Erhöhung der wirksamen Länge
des Schwingenarms im Verhältnis zum Querschnitt erzielt
und kann bedarfsgerecht gestaltet werden. Zudem wird durch die dadurch
bedingte Erhöhung der Federelastizität der gesamten
Schaltschwinge die Übertragung von Schwingungen und Vibrationen
aus dem Getriebe in weitere Bauteile der Schaltvorrichtung wirksam
gedämpft, so dass hierzu in der Schaltvorrichtung gegebenenfalls
vorgesehene Dämpfungselemente eingespart werden können.
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Zur
Erzielung der verschiedenen Federsteifigkeiten der beiden Schwingenarme
ist es besonders vorteilhaft, wenn der zu dem Mitnehmer nahe Schwingenarm,
vorzugsweise in dem Abschnitt zwischen der Lagerstelle und der Gleitsteinaufnahme, die
Form eines in Schwenkrichtung federelastischen Federelementes aufweist,
wogegen der zu dem Mitnehmer ferne Schwingenarm in an sich üblicher
Weise als ein relativ federsteifer Kragarm ausgebildet ist.
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Der
als Federelement ausgebildete Abschnitt des zu dem Mitnehmer nahen
Schwingenarms ist bevorzugt als eine in der Ebene der Schwenkrichtung
liegende Spiralfeder mit einem weiteren äußeren
Spiralbogen und einem engeren inneren Spiralbogen ausgebildet.
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Zur
Erzielung der für die verringerte Federsteifigkeit des
Schwingenarms wichtigen Verlängerung des Kraftübertragungsweges
ist zweckmäßig vorgesehen, dass der äußere
Spiralbogen der Spiralfeder von der Lagerstelle bis unterhalb der
Gleitsteinaufnahme und der innere Spiralbogen der Spiralfeder von
dort bis zu der Gleitsteinaufnahme verlaufen.
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Die
erfindungsgemäße Schaltschwinge kann mit der Schwingenbrücke,
den beiden Schwingenarmen und dem Mitnehmer einfach und kostengünstig als
ein einstückiges Aluminium-Druckgussbauteil hergestellt
werden. Möglich ist jedoch auch eine Herstellung der erfindungsgemäßen
Schaltschwinge als Blechpress- und Stanzbauteil, bei dem gegebenenfalls
mehrere Einzelteile miteinander verschweißt oder auf andere
Weise fest miteinander verbunden sind.
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Zur
Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung
mit einem Ausführungsbeispiel beigefügt. In dieser
zeigt
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1 eine
erfindungsgemäße Ausführung einer Schaltschwinge
in einer ersten perspektivischen Ansicht, und
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2 die
Schaltschwinge nach 1 in einer zweiten perspektivischen
Ansicht.
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Die
in 1 und 2 in unterschiedlichen Perspektiven
abgebildete Schaltschwinge 1 weist eine U-förmige
Grundform auf und ist aus zwei über eine Schwingenbrücke 2 miteinander
verbundene Schwingenarme 3, 4 gebildet. Jeder
Schwingenarm 3, 4 ist endseitig mit einer Aufnahmebohrung 5, 6 zur Befestigung
jeweils eines nicht abgebildeten Gleitsteins versehen, die zum Eingriff
in eine äußere Ringnut einer zugeordneten Schaltmuffe
vorgesehen sind. Durch zwei jeweils an jedem Schwingenarm 3, 4 angeordnete
Lagerbohrungen 7 bzw. 8, in die gehäusefest
fixierbare Lagerbolzen einsetzbar sind, ist eine Querachse 9 festgelegt,
um welche die Schaltschwinge 1 im eingebauten Zustand schwenkbar
gelagert ist. An der Schwingenbrücke 2 ist außermittig ein
Trägerelement 10 angeordnet, das einen nach innen
gerichteten gabelförmigen Mitnehmer 11 zum Eingriff
eines Schaltfingers einer Getriebewelle und einen nach außen
gerichtetes Rastierelement 12 mit einer Rastvertiefung
zum Eingriff eines gehäusefesten Rastierelementes trägt.
Dem Trägerelement 10 gegenüberliegend
ist an der Schwingenbrücke 2 außermittig
ein Verriegelungshebel 13 zur bedarfsweisen Arretierung
der Schaltschwinge 1 befestigt.
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Zur
Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung und einer
weitgehend symmetrischen Übertragung einer über
den Mitnehmer 11 eingeleiteten Schaltkraft über
die Schwingenarme 3, 4 der Schaltschwinge 1 weist
der zu dem Mitnehmer 11 nahe Schwingenarm 3 eine
geringere Federsteifigkeit als der zu dem Mitnehmer 11 ferne
Schwingenarm 4 auf. Die verschiedenen Federsteifigkeiten
der beiden Schwingenarme 3, 4 werden vorliegend
durch eine unterschiedliche geometrische Form der Schwingenarme 3, 4 erreicht.
Hierzu weist der zu dem Mitnehmer 11 nahe Schwingenarm 3,
insbesondere in dem Abschnitt zwischen der Lagerbohrung 7 und
der Aufnahmebohrung 5, die Form eines in Schwenkrichtung 14 federelastischen
Federelementes 15 auf, wogegen der zu dem Mitnehmer 11 ferne
Schwingenarm 4 als ein relativ federsteifer Kragarm 16 ausgebildet
ist.
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Der
als Federelement 15 ausgebildete Abschnitt des zu dem Mitnehmer 11 nahen
Schwingenarms 3 ist als eine in der Ebene der Schwenkrichtung 14 liegende
Spiralfeder 17 mit einem weiteren, radial äußeren
Spiralbogen 18 und einem engeren, radial inneren Spiralbogen 19 ausgebildet,
wobei zur Erzielung der gewünschten Elastizität
der äußere Spiralbogen 18 der Spiralfeder 17 von
der Lagerbohrung 7 bis unterhalb der Aufnahmebohrung 5 und
der innere Spiralbogen 19 der Spiralfeder 17 von
dort bis zu der Aufnahmebohrung 5 verläuft.
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Durch
die in der beschriebenen Weise unterschiedliche geometrische Form
der beiden Schwingenarme 3, 4 ist die Federsteifigkeit
des zu dem Mit nehmer 11 nahen Schwingenarms 3 soweit
reduziert, dass dieser bei einer Kraftübertragung elastisch nachgibt
und dadurch eine über den außermittig angeordneten
Mitnehmer 11 in die Schaltschwinge 1 eingeleitete
Schaltkraft weitgehend gleichmäßig auf beide Schwingenarme 3, 4 verteilt
und entsprechend symmetrisch in die zugeordnete Schaltmuffe übertragen
wird. Die im wesentlichen aus der Schwingenbrücke 2 und
den beiden Schwingenarmen 3, 4 bestehende Schaltschwinge 1 kann
zusammen mit dem Trägerbauteil 10, dem Mitnehmer 11,
dem Rastierelement 12 und dem Verriegelungshebel 13 kostengünstig
als ein einstückiges Aluminium-Druckgussbauteil hergestellt
werden.
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- 1
- Schaltschwinge
- 2
- Schwingenbrücke
- 3
- Schwingenarm
- 4
- Schwingenarm
- 5
- Aufnahmebohrung,
Gleitsteinaufnahme
- 6
- Aufnahmebohrung,
Gleitsteinaufnahme
- 7
- Lagerbohrung,
Lagerstelle
- 8
- Lagerbohrung,
Lagerstelle
- 9
- Querachse
- 10
- Trägerelement
- 11
- Mitnehmer
- 12
- Rastierelement
- 13
- Verriegelungshebel
- 14
- Schwenkrichtung
- 15
- Federelement
- 16
- Kragarm
- 17
- Spiralfeder
- 18
- Äußerer
Spiralbogen
- 19
- Innerer
Spiralbogen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19919270
A1 [0007]
- - DE 102005034283 A1 [0008]
- - EP 1472478 B1 [0009, 0014]
- - DE 60301489 T2 [0009]