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Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Derartige Schaltvorrichtungen für insbesondere synchronisierte Schaltgetriebe sind bereits in vielfältiger Form und Ausgestaltung bekannt und gebräuchlich.
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In diesem Zusammenhang wird auf die nachveröffentlichte
DE 10 2008 004 497 A1 hingewiesen. Dort ist eine Schaltvorrichtung für ein Gangwechselgetriebe mit zumindest einer Schaltstange offenbart, wobei zur Betätigung des Schaltelements zumindest ein entlang der Schaltstange angeordneter mit Druckmittel beaufschlagbarer Druckraum ausgebildet ist und die Schaltstange durch den Druckraum durchgeführt ist.
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Weiter wird auf die
DE 10 2006 007 352 A1 verwiesen. Dort ist eine Schaltvorrichtung mit Schaltschienen offenbart, wobei zwei Schaltschienen vorhanden sind, welche in parallele Längsrichtungen zueinander und unabhängig voneinander unbegrenzte Strecken verschiebbar sind, wobei von einem Betätigungselement zumindest Reaktionskräfte aus Betätigungskräften übertragbar sind.
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Außerdem wird auf die
EP 1 262 692 A2 hingewiesen, welche ein Schaltgetriebe mit einem schaltbaren Getriebestrang offenbart, wobei zwei Getriebeglieder über Schaltelemente beweglich an einer Halterung des Gestells gelagert sind und wobei der Schalttrieb über einen Schaltstrang zum Wählen eines Ganges vorhanden ist und eine Einlegesperre fest an dem Gestell angebracht ist.
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Unter Kfz-Schaltgetriebe sollen sowohl solche für PKW's als auch solche für Nutzfahrzeuge verstanden sein. Hierbei wird beispielsweise beim Einlegen eines Ganges, ausgehend von einer neutralen Stellung, mittels eines in ein Schaltmaul eingreifenden Schaltfingers über ein gabelförmiges Schaltelement eine Schaltmuffe innerhalb des Schaltgetriebes derart axial verschoben, dass dadurch ein mit einem Innenkonus versehener Synchronring gegen einen Gegenkonus eines Kupplungskörpers gepresst wird. Durch die hiermit erhaltene reibschlüssige Verbindung zwischen Synchronring und Kupplungskörper wird letztendlich - vereinfacht ausgedrückt - eine Drehzahlangleichung erreicht.
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Zur Begrenzung derartiger einzelner Schaltvorgänge ist es beispielsweise bei Schaltvorrichtungen mit einer Schaltstange und einzelner auf dieser jeweils mittels Gleitbuchsen bewegbar angeordneter Schaltelemente bekannt, dass hier eine Schaltwegbegrenzung über die Abstände der jeweiligen Buchsen zueinander erfolgt, d.h., der jeweilige Endanschlag zur Schaltwegbegrenzung erfolgt über die Buchsenenden. Diese Lösung ist jedoch sehr aufwendig in der Fertigung, da die Buchsenenden maßlich genau zu dem jeweiligen Schaltmaul für den Schaltfinger stimmen müssen, was aber fertigungstechnisch nicht ganz einfach ist, da das jeweilige Schaltmaul erst nachträglich spanend bearbeitet wird. Ferner schlägt das Buchsenende, das zu der äußersten Buchse gehört, direkt an das meistens aus Aluminiumguss gefertigte Getriebegehäuse, sodass dieses an dieser Stelle ebenfalls bearbeitet werden muss.
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Insgesamt wird daher bei dieser bekannten Lösung eine Schaltvorrichtung erhalten, die bei einem nicht unwesentlichen Fertigungsaufwand eine relativ lange Belastungskette aufweist und somit auch relativ hohe Missbrauchspannungen besitzt, wodurch die Präzision der einzelnen Schaltvorgänge nachteilig beeinflusst werden kann.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schaltvorrichtung insbesondere für synchronisierte Schaltgetriebe zu schaffen, bei der gegenüber dem aufgezeigten Stand der Technik eine verminderte Fertigungstoleranzkette und dadurch eine Erhöhung der Präzision des Schaltablaufs bei gleichzeitiger Senkung der Herstellkosten gewährleistet ist.
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Lösung der Aufgabe
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Zur Lösung dieser Aufgabe führt der Gegenstand mit den Merkmalen nach Anspruch 1.
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Diese Maßnahme hat die Vorteile, dass hierfür keine zusätzlichen Bauteile und somit auch keine zusätzlichen Montageprozesse erforderlich sind. Ferner kann bei einer Schweißausführung der Schaltelemente, die in diese integrierte Schaltwegbegrenzung gleichzeitig zusammen mit dem an den Schaltelementen vorgesehenen Schaltmaul spanend bearbeitet werden, wodurch abweichende Schweißtoleranzen auf einfache Weise gut ausgeglichen werden können.
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Für den Fall, dass eine Schaltvorrichtung mit einer Schaltstange vorgesehen ist, auf der die Schaltelemente in der Form von gabelförmigen Schaltelementen angeordnet sind, welche insbesondere in PKW's eingebaut werden, ist es zweckmäßig, hierfür ebenfalls die erfindungsgemäße Schaltwegbegrenzung unmittelbar in die gabelförmigen Schaltelemente zu integrieren, damit der jeweilige Kraftfluss auf möglichst kurzem Übertragungsweg erfolgen kann.
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Für den Fall, dass eine Schalteinrichtung Schaltelemente in der Form von flachen Leisten aufweist, die zu einem Paket zusammengefasst sind, welches insbesondere bei LKW's zu finden ist, kann es ebenfalls zweckmäßig sein, die erfindungsgemäße Schaltwegbegrenzung unmittelbar in das Leistenpaket zu integrieren, um die Schaltwege der einzelnen flachen Leisten effektiver begrenzen zu können.
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Es kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn die zu integrierende Schaltwegbegrenzung mindestens ein Langloch umfasst, das in mindestens einem Mitnehmerabschnitt eines Schaltelements vorgesehen ist und dessen Achse insbesondere achsparallel zur Bewegungsrichtung des Mitnehmerabschnitts verläuft.
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Ferner kann sich die Erfindung dadurch auszeichnen, dass die zu integrierende Schaltwegbegrenzung mindestens einen Kulissenstein oder Bolzen umfasst, der im Bereich des Langloches an einem benachbarten Mitnehmerabschnitt eines Schaltelements derart angebracht ist, dass dieser in das Langloch eingreift.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der Wahl des in das Langloch eingreifenden Kulissensteins dieser durch eine Durchprägung des benachbarten Mitnehmerabschnitts gebildet wird. Ein aus dem Grundwerkstoff des Schaltelements herausgeprägter Kulissenstein hat den Vorteil, dass dadurch eine stoffschlüssige Verbindung erhalten wird, die eine hohe Festigkeit besitzt, welche einer wartungsfreien erhöhten Lebensdauer des Schaltgetriebes zugute kommt.
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Bevorzugt sollten die beiden Stirnseiten des mindestens einen Langloches, welche die jeweiligen Schaltwege eines Kulissensteins begrenzen, als bearbeitete Begrenzungsflächen ausgebildet werden, was dann selbstverständlich auch für die beiden Stirnflächen des verwendeten Kulissensteins zutreffen sollte. Dies deshalb, da ein flacher Endanschlag zur Aufnahme z.B. einer Missbrauchskraft eine wesentlich längere Lebensdauer hat als es z.B. bei einer runden Flächenpaarung der Fall wäre, denn bei einer Paarung mit unterschiedlichen Radien wäre lediglich eine Linienberührung zur Kraftübertragung gegeben, welche einen vorzeitigen Verschleiß begünstigen würde.
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In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltwegbegrenzung kann der in dem mindestens einen Langloch sich beidseitig des Kulissensteins bildende lichte Abstand zwischen jeweils Stirnfläche/Kulissenstein und Begrenzungsfläche/Langloch jeweils als zulässiger Schaltweg dienen, der dann für das exakte Einlegen unterschiedlicher Fahrzeuggänge verantwortlich ist.
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Schließlich sollte der Abstand zwischen den Stirnseiten des Kulissensteins zweckmässigerweise etwas größer gewählt werden als der jeweils zulässige Schaltweg, und zwar damit ein mögliches Verhaken vermieden werden kann, wobei die zulässigen Schaltwege auch unterschiedlich ausgelegt werden können.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
- 1a einen ausschnittsweise dargestellten Schaltbereich einer Schaltvorrichtung für einen PKW mit einer erfindungsgemäß in deren Schaltelemente integrierten Schaltwegbegrenzung in neutraler Stellung,
- 1b die gleiche Ansicht des Schaltbereichs nach 1a, jedoch in einer Stellung eines eingelegten I. Ganges,
- 2 eine perspektivische Ansicht des linken Schaltelements gemäß 1a, in dessen Mitnehmerabschnitt ein erfindungsgemäßes Langloch ausgespart ist,
- 3 eine perspektivische Ansicht des rechten Schaltelements gemäß 1a, in dessen Mitnehmerabschnitt ein aus diesem durchgeprägter Kulissenstein dargestellt ist,
- 4 eine Ansicht einer Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe mit sechs Gängen und einem Rückwärtsgang, deren Schaltbereich im Schnitt dargestellt ist und
- 5 eine perspektivische Ansicht einer Schaltvorrichtung für einen LKW in einer Paketausführung aus Flachleisten, in der die erfindungsgemäße Schaltwegbegrenzung integriert worden ist.
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Der in einem Ausschnitt in den 1a und 1b gezeigte Schaltbereich zum Schalten von vier Fahrzeuggängen gehört zu einer Schaltvorrichtung, die eine Schaltstange 1 besitzt, auf der Schaltelemente 2 und 3 für die vier Fahrzeuggänge angeordnet sind. Die Schaltelemente 2 und 3 sind mittels Buchsen 2.1 und 3.1 begrenzt durch einen an einem nicht näher dargestellten Schaltdom befindlichen Schaltfinger 4 axial bewegbar. Ferner weisen diese jeweils eine Schaltgabel 2.2 bzw. 3.2 und einen Mitnehmerabschnitt 2.3 bzw. 3.3 auf und dienen zum Verschieben von nicht näher dargestellten Schaltmuffen für das Einlegen der beispielhaft gezeigten vier Fahrzeuggänge. Die jeweiligen Schaltgabeln 2.2 bzw. 3.2 und die jeweiligen Mitnehmerabschnitte 2.3 bzw. 3.3 sind an die Buchsen 2.1 bzw. 3.1 angeschweißt, was bei 2.5 angedeutet ist.
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Die jeweiligen Mitnehmerabschnitte 2.3 bzw. 3.3 sind L-förmig ausgebildet, wobei deren der Schweißverbindung 2.5 abgewandte L-Teil 2.4 bzw. 3.4 jeweils mit einem üblichen Schaltmaul 2.6 bzw. 3.5 abschließt, in das zum einen jeweils der Schaltfinger 4 eingreifen kann und zum anderen ein Sperrzylinder 5, der im vorliegenden Fall das Schaltelement 3 (1b) festhält, und zwar während das Schaltelement 2 durch den Schaltfinger 4 - in 1b durch einen Kraftpfeil 4.1 angedeutet - verschoben bzw. ein neuer Gang (hier der I. Gang) eingelegt wird.
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Zur Schaffung der integrierten erfindungsgemäßen Schaltwegbegrenzung ist aus dem L-Teil 2.4 des Mitnehmerabschnitts 2.3 ein Langloch 6 herausgearbeitet, dessen Achse achsparallel zur Bewegungsrichtung des Mitnehmerabschnitts 2.3 verläuft, d. h., in diesem Fall parallel zur Achse der Schaltstange 1, wobei auch eine geneigte Anordnung möglich ist.
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Des weiteren besitzt der Mitnehmerabschnitt 3.3 im Bereich seines L-Teils 3.4 einen Kulissenstein 7, der in dem vorliegenden Fall einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist, jedoch in seiner Geometrie auch eine andere Form besitzen kann. Hierbei ist der Kulissenstein 7 derart im Bereich des Langloches 6 angebracht, dass dieser in das Langloch 6 eingreifen kann. Vorzugsweise wird der in das Langloch 6 eingreifende Kulissenstein 7 durch eine Durchprägung aus dem Mitnehmerabschnitt 3.3. hergestellt, wodurch eine stoffschlüssige Verbindung hoher Festigkeit für den Kulissenstein 7 erhalten wird.
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Wie aus der perspektivischen Ansicht der einzelnen Schaltelemente 2 und 3 in den 2 und 3 hervorgeht, besitzt das Langloch 6 bearbeitete Begrenzungsflächen 6.1 und 6.2 und der Kulissenstein 7 entsprechend bearbeitete Stirnflächen 7.1 und 7.2. Insbesondere die Begrenzungsflächen 6.1 und 6.2 des Langlochs 6 werden zweckmäßigerweise mittels Schaftfräsern bearbeitet, weswegen das Langloch 6 erweiterte Auslaufbereiche aufweist.
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Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltwegbegrenzung gemäß der Schaltvorrichtung in den 1a und 1b ist folgende:
- Im neutralen Zustand der Schaltvorrichtung gemäss 1a befindet sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Kulissenstein 7 mittig in dem Langloch 6, welches bei einem Schaltvorgang sowohl nach rechts (I. Gang) - begrenzt durch einen Schaltweg 8 - als auch nach links (II. Gang) - begrenzt durch einen Schaltweg 9 - gegenüber dem Kulissenstein 7 verschoben werden kann.
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Bei einer Bewegung des Schaltfingers 4 nach rechts wird die Schaltkraft 4.1 über das Schaltmaul 2.6 des Mitnehmerabschnitts 2.4 übertragen, wobei sich gleichzeitig die Schaltkraft 4.1 an dem Sperrzylinder 5 abstützt. Dadurch wird das Schaltelement 2 nach rechts verschoben, und zwar um den Schaltweg 8, d.h., so weit bis der Kulissenstein 7 mit seiner Stirnseite 7. 2 an die Begrenzungsfläche 6.2 des Langloches 6 anliegt. Durch diesen Vorgang wird somit in diesem Fall der I. Gang eingelegt.
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Zum Einlegen z.B. des II. Gangs wird dann nach Rückführung in die Neutralstellung der Schaltfinger 4 nach links bewegt und dadurch verschiebt sich das Langloch 6 gegenüber dem Kulissenstein 7 um den Schaltweg 9. Das Einlegen des III. und IV. Gangs erfolgt durch ein entsprechendes Verschieben des Schaltelements 3, wobei dann das Schaltelement 2 über sein Schaltmaul 2.6 mittels des Sperrzylinders 5 festgesetzt wird.
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Die in 4 gezeigte Schaltvorrichtung ist für ein Schaltgetriebe mit sechs Gängen ausgelegt und kann z.B. in PKW's eingesetzt werden. Der in einem Schnitt dargestellte Schaltbereich umfasst folgende Schaltelemente: Ein Schaltelement 10 für den Rückwärtsgang, der nicht synchronisiert sein muss; ein Schaltelement 11 für den I. und II. Gang; ein Schaltelement 12 für den III. und IV. Gang sowie ein Schaltelement 13 für den V. und VI. Gang. Die Schaltelemente 10 bis 13 können mit ihren jeweiligen Buchsen auf einer Schaltstange 1.1 entsprechend den Schaltwegen - bezeichnet mit 8.1 und 9.1 - beim Schalten verschoben werden, d.h., bei Sperrung der Schaltelemente 12 und 13 kann das Schaltelement 11 mit seinem Kulissenstein - bezeichnet mit 7.3 - entsprechend dem Schaltweg 8.1 für den I. Gang und dem Schaltweg 9.1 für den II. Gang innerhalb des mit 6.3 bezeichneten Langloches bewegt bzw. verschoben werden.
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Innerhalb des Langloches 6.3 befindet sich gleichzeitig der mit 7.4 bezeichnete Kulissenstein des Schaltelements 13 für den V. und VI. Gang, sodass beim Schalten in den III. und IV. Gang mittels des Schaltelements 12 beide verkürzt ausgebildete Kulissensteine 7.3 und 7.4 als Schaltwegbegrenzung für die Schaltwege 8.1 und 9.1 dienen.
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Um nun den III. und IV. Gang einlegen zu können, wird nach Durchgang der Neutralstellung mit den jeweiligen - hier nicht näher dargestellten - Sperrzylindern die Schaltelemente 11 und 13 in ihrer Beweglichkeit gesperrt und das Schaltelement 12 entsprechend den Schaltwegen 8.1 und 9.1 verschoben. Beim Einlegen des V. und VI. Gangs wiederholt sich der entsprechende Ablauf bei einem Eingriff des Schaltelements 13.
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Bei der in 4 gezeigten Schaltwegbegrenzung ist der Abstand zwischen den Stirnseiten der Kulissensteine 7.3 und 7.4 größer ausgebildet als der jeweilige zulässige Schaltweg 8.1 bzw. 9.1. Damit wird vorteilhaft erreicht, dass sich die beiden Kulissensteine 7.3 und 7.4 nicht verhaken können.
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In 5 ist schließlich als weiteres Ausführungsbeispiel eine bei LKW's übliche Schaltvorrichtung schematisch dargestellt, die Schaltelemente in der Form von flachen Leisten 14.1 bis 14.4 aufweist, die zu einem Paket zusammengefasst sind, in welchem diese aufgrund einer integrierten Schaltwegbegrenzung 15 gegeneinander verschiebbar sind, um die jeweiligen Fahrzeuggänge zu schalten. Die Schaltwegbegrenzung 15 kann dabei ähnlich wie diejenige in 4 dargestellte ausgeführt sein.
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Insgesamt ist daher mit der vorliegenden Erfindung eine Schaltvorrichtung für insbesondere synchronisierte Kfz-Schaltgetriebe geschaffen worden, deren Schaltwegbegrenzung unmittelbar in die Schaltelemente integriert ist, wodurch wesentlich kürzere Kraftübertragungswege und somit geringere Verformungsmöglichkeiten erhalten werden. Ferner ist gegenüber einer Schaltwegbegrenzung durch die Abstände zwischen den jeweiligen Gleitbuchsen und der damit verbundenen relativ großen Anzahl an genau zu bearbeitenden Berührungsflächen der große Vorteil dadurch gegeben, dass durch die erfindungsgemäße Schaltwegbegrenzung wesentlich weniger und kleinere Berührungsflächen gegeben sind, d.h., lediglich innerhalb der jeweiligen Paarung Langloch/Kulissenstein. Dadurch vereinfacht sich auch die Fertigung und zusätzlich verringern sich mögliche Toleranzüberschneidungen. Schließlich wird durch die exakte flächige Anlage zwischen den Stirnseiten 7.1 bzw. 7.2 des Kulissensteins 7 und den Begrenzungsflächen 6.1 bzw. 6.2 des Langloches 6 ein möglicher Vibrationsverschleiß verringert, welcher z.B. bei einer Linienberührung verstärkt auftreten kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1;1.1
- Schaltstange
- 2
- Schaltelement
- 2.1
- Buchse
- 2.2
- Schaltgabel
- 2.3
- Mitnehmerabschnitt
- 2.4
- L-Teil
- 2.5
- Schweissung
- 2.6
- Schaltmaul
- 3
- Schaltelement
- 3.1
- Buchse
- 3.2
- Schaltgabel
- 3.3
- Mitnehmerabschnitt
- 3.4
- L-Teil
- 3.5
- Schaltmaul
- 4
- Schaltfinger
- 4.1
- Kraftpfeil
- 5
- Sperrzylinder
- 6
- Langloch
- 6.1
- Begrenzungsfläche
- 6.2
- Begrenzungsfläche
- 6.3
- Langloch
- 7
- Kulissenstein
- 7.1
- Stirnfläche
- 7.2
- Stirnfläche
- 7.3
- Kulissenstein
- 7.4
- Kulissenstein
- 8;8.1
- Schaltweg
- 9;9.1
- Schaltweg
- 10
- Rückwärtsgang
- 11
- Schaltelement I./II. Gg
- 11.3
- Mitnehmerabschnitt
- 12
- Schaltelement III./IV.
- 12.3
- Mitnehmerabschnitt
- 13
- Schaltelement V./VI.
- 13.3
- Mitnehmerabschnitt
- 14.1- 14.4
- Flachleisten
- 15
- Schaltwegbegrenzung
