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Die
Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein mehrstufiges
Schaltgetriebe, mit einem schwenkbaren treibenden Schaltteil, dessen
Bewegung ungleichförmig in eine Schwenkbewegung eines angetriebenen
Schaltteils der Schaltvorrichtung gewandelt wird, wobei die beiden
Schaltteile um zwei parallel zueinander angeordnete, stationäre
Achsen schwenkbar gelagert sind.
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Eine
derartige Schaltvorrichtung für ein Handschaltgetriebe
eines Kraftfahrzeuges ist aus der
EP 0 860 631 B1 bekannt. Bei dieser Schaltvorrichtung
wird eine gleichförmige Bewegung des treibenden Schaltteils
in eine ungleichförmige Bewegung des angetriebenen Schaltteils
dadurch gewandelt, dass mit einem eine Kurve definierenden Nocken
des treibenden Schaltteils ein die Kurve kontaktierender Finger
des angetriebenen Schaltteils zusammenwirkt. Durch Gestaltung des
Kurvenprofils lässt sich die Kontaktposition zwischen Finger
und Nocken sowie die Angriffslinie der durch diesen Kontakt übertragenden
Kraft bei einem Schaltvorgang derart verschieben, dass das Verhältnis
zwischen der auf das angetriebene Schaltteil übertragenden
Schwenkkraft und der auf das treibende Schwenkteil wirkenden Schwenkkraft
bei der Hälfte des Schalthubs minimal ist.
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Eine ähnliche
Schaltvorrichtung für ein mehrstufiges Schaltgetriebe ist
aus der
EP 0 849 507
B1 bekannt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung der eingangs
genannten Art so weiter zu bilden, dass bei baulich einfacher Gestaltung
und Herstellung der Schaltvorrichtung eine ungleichförmige Übersetzung
mittels der Schaltteile gewährleistet ist.
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Gelöst
wird die Aufgabe dadurch, dass die beiden Schaltteile um die Achsen
schwenkbare Zahnradsegmente aufweisen, die miteinander in Eingriff
stehen, wobei die Zahnradsegmente unrund ausgebildet sind.
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Aufgrund
der unrunden Gestaltung der Zahnradsegmente verändert sich
die Übersetzung über den Schwenkwinkel des jeweiligen
Zahnradsegments. Die Zahnradsegmente sind insbesondere derart unrund
gestaltet, dass bei konstanter Schaltbewegung am treibenden Schaltteil
die Schaltbewegung des angetriebenen Schaltteils im Bereich des Synchronisierungsvorgangs
langsamer abläuft, als in den Anfangs- und/oder Endbereichen.
Durch eine entsprechende unrunde Gestaltung der miteinander kämmenden
Zahnradsegmente lässt sich eine Vergrößerung
der Kraft-Weg-Übersetzung, insbesondere ausschließlich
im mittleren Bereich bewirken, in dem das Synchronisieren des geschalteten
Gang stattfindet.
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Zudem
kann bei gleichförmiger Schaltbewegung des treibenden Schaltteils
die Schaltbewegung des angetriebenen Schaltteils in den Schaltbereichen,
bei denen geringere Betätigungskräfte benötigt werden,
durch die Schaltvorrichtung beschleunigt werden. Die Bewegung des
angetriebenen Schaltteils aus der Neutralposition heraus in den
Bereich des Synchronpunktes, bei dem alle Spiele und Leerwege überwunden
werden müssen, erfolgt schneller und ebenso das Durchschalten
in die Kupplungsverzahnung nach dem Synchronisieren im Endbereich des
Schaltvorgangs. Im mittleren Schaltwegbereich, in dem der Synchronisiervorgang
stattfindet und entsprechend der Schaltgeschwindigkeit höhere
Schaltkräfte auftreten können, findet eine langsamere Schaltbewegung
des angetriebenen Schaltteils statt, bei reduzierter Schaltkraft
am treibenden Schaltteil.
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Bei
dem Schaltgetriebe handelt es sich insbesondere um ein Handschaltgetriebe.
Demzufolge ist das treibende Schaltteil bewegungsschlüssig
mit einem Handschalthebel verbunden. Insbesondere bildet der Handschalthebel
und das treibende Schaltteil ein Bauteil. Im Rahmen der Erfindung
ist die Schaltvorrichtung insbesondere in ein äußeres Handschaltgerät
integriert. Dies stellt einen großen Vorteil bei Verwendung
von Übernahmegetrieben aus anderen Baureihen dar. Die Schaltvorrichtung kann
aber durchaus auch auf das jeweilige Schaltgetriebe abgestimmt,
somit in dieses integriert sein. Grundsätzlich hat die
Integration der Schaltteile in das Schaltgetriebe den Vorteil der Ölschmierung.
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Aufgrund
der erfindungsgemäß vorgesehenen unrunden Ausbildung
der Zahnradsegmente sind die Zähne des jeweiligen Zahnradsegments nicht
entlang eines Teilkreises angeordnet, sondern entlang einer Linie,
die von einer konzentrisch zur Schwenkachse des betreffenden Schaltteils
angeordneten Teilkreislinie abweicht. Das jeweilige Zahnradsegment
weist eine Wälzlinie auf, die insbesondere konvexe und
konkave Wälzlinienabschnitte besitzt. Eines der Zahnradsegmente
weist mindestens einen konvexen Wälzlinienabschnitt und
sich an diesen unmittelbar anschließende konkave Wälzlinienabschnitte
auf. Demzufolge ist, da die Zahnradsegmente miteinander kämmen,
das andere der beiden Zahnradsegmente komplementär zu gestalten,
somit weist dieses mindestens einen konkaven Wälzlinienabschnitt
und sich an diesen unmittelbar anschließende konvexe Wälzlinienabschnitte
auf. Unter dem Aspekt einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen,
dass eines der Zahnradsegmente einen zentralen konvexen Wälzlinienabschnitt,
sich an diesen unmittelbar anschließende konkave Wälzlinienabschnitte
und sich an diese unmittelbar anschließende konvexe Wälzlinienabschnitte
aufweist. Entsprechend dem Übergang von den konkaven zu
den konvexen bzw. konvexen zu den konkaven Wälzlinienabschnitten ändert
sich die Übersetzung zwischen den beiden Schaltteilen über
den Schaltweg der Schaltvorrichtung im Sinne von steigender bzw.
fallender Übersetzung.
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Die
Wälzlinien der beiden Zahnradsegmente sind insbesondere
symmetrisch zu einer durch die beiden Schwenkachsen der Schaltteile
verlaufenden Ebene anordbar. Hierdurch lässt sich, bezogen
auf die Neutralstellung des treibenden Schaltteils bzw. die Neutralstellung
eines Handschalthebels, baulich besonders einfach eine symmetrische Übersetzung des
treibenden Schaltteils bewirken.
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Vorzugsweise
weisen die Zahnradsegmente eine Evolventenverzahnung auf. Diese
gewährleistet ein reibungsarmes und spielfreies Kämmen
der Zähne der Zahnradsegmente.
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Die
Zahnradsegmente sind vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere
aus einem Polymer hergestellt. Dies ermöglicht es, die
Zahnradsegmente besonders kostengünstig für die
Serie herzustellen, da nur einmal Kosten zur Herstellung einer Form
anfallen. Zahnradsegmente aus Kunststoff, insbesondere aus einem
Polymer, sind des Weiteren unter dem Aspekt deren Verschmutzung
von Vorteil. Sie sind ferner langlebig, wegen der guten Schmiereigenschaften,
insbesondere der Polymere und der geringen Flächenpressung
zwischen den Zähnen der kämmenden Zahnradsegmente.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
sowie der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der
Erfindung, das anhand der Zeichnung näher erläutert
ist, ohne hierauf beschränkt zu sein. Es zeigt:
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1 die
erfindungsgemäße Schaltvorrichtung in einer Ansicht
I gem. 1,
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2 einen
Schnitt durch die Schaltvorrichtung gemäß der
Linie II-II in 1,
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3 ein
Diagramm zur Verdeutlichung des Übersetzungsverlaufs der
erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung,
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4 ein
Diagramm zur Verdeutlichung der Wälzlinien der bei der
Schaltvorrichtung Verwendung findenden Zahnradsegmente.
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Veranschaulicht
ist in den 1 und 2 die Schaltvorrichtung 1 für
ein mehrstufiges Handschaltgetriebe eines Personenkraftwagens. Diese weist
einen allgemein mit der Bezugsziffer 2 bezeichneten Schaltbock
auf, in dem ein schwenkbares treibendes Schaltteil 3 kardanisch
gelagert ist. Im einzelnen ist das Schaltteil 3 um eine
Achse 4 in einem Gehäuse 5 schwenkbar
gelagert. Dieses Gehäuse 5 weist auf abgewandten
Seiten Lageransätze 6 auf, die in Lageraufnahmen
von Flanschen 7 des Schaltbocks 2 schwenkbar gelagert
sind. Die Lagerachse 8 des Gehäuses 5 und
der Lageransätze ist bezüglich der Horizontalen
geneigt angeordnet. Durch Schwenken des Schaltteils 3 um
die Achse 4 lassen sich die Gänge der jeweiligen
Schaltgasse schalten, durch Schwenken des Gehäuses 5 zusammen
mit dem Schaltteil 3 um die Achse 8 lassen sich
die einzelnen Schaltgassen vorwählen.
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Das
treibende Schaltteil 3 besteht aus einem Schalthebel 9 und
einem mit diesem fest verbundenen Zahnradsegment 10. Der
Schalthebel 9 dient im Bereich seines oberen Endes 11 der
Aufnahme eines von einer Bedienerhand ergreifbaren Knaufs. Das Schaltteil 3 ist
bezüglich der durch die Achse 4 gehenden Achse 12 symmetrisch
gestaltet. In der Neutralstellung des Schalthebels 9, somit
der Stellung des Schalthebels zwischen zwei Gängen einer Schaltgasse,
ist die Achse 12 senkrecht zur Lagerachse 8 angeordnet.
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Im
unteren Bereich des Schaltbocks 2 ist in diesem um eine
Achse 13 ein Zahnradsegment 14 schwenkbar gelagert.
Dieses bildet mit einem fest mit diesem verbundenen Koppelhebel 15 das
angetriebene Schaltteil 16 der Schaltvorrichtung. Das Zahnradsegment 14 kämmt
mit dem Zahnradsegment 10. Bezüglich der durch
die Achse 4 und die Achse 13 gehenden Verbindungslinie,
die für die veranschaulichte Neutralstellung des Schalthebels 9 mit
der Achse 12 zusammenfällt, ist das Zahnradsegment 14 symmetrisch
ausgebildet. Am Koppelhebel 15 greift im Bereich seines
der Achse 13 abgewandten Endes ein Schaltzug 17 an,
der auch zug- und druckbeaufschlagbar ist und mit einem inneren
Schaltelement des Schaltgetriebes des Personenkraftwagens zusammenwirkt.
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Die
beiden Zahnradsegmente 10 und 14, die miteinander
in Eingriff stehen, sind unrund ausgebildet. Bei diesen liegen die
Wälzlinien, die entsprechend dem Verlauf der Zähne 18 des
jeweiligen Zahnradsegments 10 bzw. 14 verlaufen,
nicht auf einem Teilkreis, sondern weichen von diesem ab. Dies veranschaulicht
insbesondere die Darstellung der 4, die die
Wälzlinie 19 des Zahnradsegments 10 und
die Wälzlinie 20 des Zahnradsegments 14 verdeutlicht,
und zwar gemäß der Achse X, ausgehend von der
Neutralstellung gemäß der in 1 veranschaulichten
Achse 12 nach rechts bzw. links und gemäß der
Achse Y aus dieser Neutralstellung in Richtung der Achse 12 bzw.
entgegengesetzt zu dieser. Konkret ist der Darstellung der 1 und
der 4 zu entnehmen, dass das Zahnradsegment 14 eine Wälzlinie 20 aufweist,
die einen zentralen konvexen Wälzlinienabschnitt 21,
sich an diese unmittelbar anschließende konkave Wälzlinienabschnitte 22,
sich unmittelbar an diese anschließende konvexe Wälzlinienabschnitte 23 sowie
weitere konkave Wälzlinienabschnitte 24 aufweist.
Das Zahnradsegment 10 ist mit entsprechenden, komplementären
Wälzlinienabschnitten versehen, somit wirkt mit dem konvexen Wälzlinienabschnitt 21 des
Zahnradsegments 14 ein konkaver Wälzlinienabschnitt
des Zahnradsegments 10, mit den konkaven Wälzlinienabschnitten 22 des Zahnradsegments 14 konvexe
Wälzlinienabschnitte des Zahnradsegments 10 usw.
zusammen.
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Es
ergibt sich hierdurch der in 3 veranschaulichte Übersetzungsverlauf,
der die Übersetzung in Abhängigkeit vom Schaltweg
des Kraftangriffspunktes (KAP) verdeutlicht. Der Schaltweg 0,0 verdeutlicht
die Neutralstellung des Schalthebels 9.
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Da
am Schalthebel 9 das unrunde Zahnradsegment 10 angebracht
ist und dieses mit dem unrunden Zahnradsegment 14 am Koppelhebel 15 kämmt,
wird eine ungleichförmige Übersetzung erreicht.
Die Zähne 18 der Zahnradsegmente 10 und 14 weisen
eine Evolventenverzahnung auf. Die Zahnradsegmente 10, 14 bestehen
insbesondere aus Polymer.
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Die Übersetzung
lässt sich durch Wälzlinien optimieren, bei denen
der Wälzpunkt nicht zwischen den Drehpunkten der Zahnradsegmente 10 und 14 gemäß deren
Achsen 4 und 13 liegt. Außerdem kann durch
weitere Paarungen ungleichförmiger Zahnradsegmente ein
noch freier wählbarer Übersetzungsverlauf erreicht
werden.
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- 1
- Schaltvorrichtung
- 2
- Schaltbock
- 3
- treibendes
Schaltteil
- 4
- Achse
- 5
- Gehäuse
- 6
- Lageransatz
- 7
- Flansch
- 8
- Lagerachse
- 9
- Schalthebel
- 10
- Zahnrad
- 11
- oberes
Ende
- 12
- Achse
- 13
- Achse
- 14
- Zahnradsegment
- 15
- Koppelhebel
- 16
- angetriebenes
Schaltteil
- 17
- Schaltzug
- 18
- Zahn
- 19
- Wälzlinie
- 20
- Wälzlinie
- 21
- konvexer
Wälzlinienabschnitt
- 22
- konkaver
Wälzlinienabschnitt
- 23
- konvexer
Wälzlinienabschnitt
- 24
- konkaver
Wälzlinienabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0860631
B1 [0002]
- - EP 0849507 B1 [0003]