DE102009059908A1

DE102009059908A1 - Schaltvorrichtung eines Wechselgetriebes mit Schaltwegbegrenzung

Info

Publication number: DE102009059908A1
Application number: DE200910059908
Authority: DE
Inventors: Klaus 91460 Krämer; Jochen 91330 Löffelmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-22

Abstract

Schalteinheit (1) eines Gangzahnräderwechselgetriebes mit einem Übertragungselement (2) zur Umsetzung von Schalt- und/oder Wählbewegungen in Bezug auf eine Längsachse (2a), das in axialer Richtung verschiebbar und/oder in Umlaufrichtung schwenkbar in einem Gehäuse (6) angeordnet ist, Anschlägen (22a-d, 28a-d) zur Begrenzung der Schalt- und/oder Wählbewegungen, die für verschiedene Wähl- und/oder Schaltbewegungen einstellbar sind, wobei mehrere Anschläge (22a-d) durch eine Halterung (18) gemeinsam fixiert sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schalteinheit eines Gangzahnräderwechselgetriebes mit einem Übertragungselement zur Umsetzung von Schalt- und/oder Wählbewegungen in Bezug auf eine Längsachse, das in axialer Richtung verschiebbar oder in Umlaufrichtung schwenkbar in einem Gehäuse angeordnet ist, und mit einem Anschlag zur Begrenzung der Schalt- und/oder Wählbewegungen, der für verschiedene Wähl- oder Schaltbewegungen einstellbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Montage eines Kraftfahrzeugs werden in der Regel das Kraftfahrzeuggetriebe und die Schalthebelanordnung, die den Schalthebel zum Schalten der Gänge des Kraftfahrzeuggetriebes enthält, unabhängig voneinander in das Kraftfahrzeug eingebaut. Das Kraftfahrzeuggetriebe und die Schalthebelanordnung sind über ein Verbindungsmittel, beispielsweise eine Schaltstange, miteinander verbunden, wobei der Schalthebel in einer Schaltkulisse geführt ist.
Sie dient dazu, den Bediener des Fahrzeugs beim Einlegen eines entsprechenden Gangs zu unterstützen. In dieser Schaltkulisse sind Führungsbahnen ausgenommen, die im folgenden als Schaltgassen bezeichnet werden. Der Schalthebel lässt sich lediglich innerhalb dieser Schaltgassen bewegen, wodurch das Einlegen eines Gangs des Getriebes für den Bediener vereinfacht wird und er ein Gefühl dafür bekommt, welchen Gang er einlegt, ohne den Schaltvorgang optisch zu überwachen. Häufig wird die Schaltkulisse an dem Kraftfahrzeuggetriebe verschweißt.
Bei der Montage der Schaltkulisse ist jedoch ihre genaue Positionierung zu beachten, da eine ungenau platzierte Schaltkulisse zu einer nicht vorgesehenen manuellen Schaltbewegung führt, die erhöhten Verschleiß der Zahnräder, eine Beschädigung oder gar eine Zerstörung des Getriebes bewirkt. Die genaue Positionierung der Schaltkulisse gestaltet sich in der Praxis jedoch häufig schwierig, da der Schalthebel das Ende einer langen Reihe von miteinander gekuppelten Elementen bildet. Da für jedes Element der Reihe ein gewisser Toleranzbereich definiert ist, summieren sich diese Toleranzbereiche über die gesamte Reihe auf, so dass am Schalthebel bzw. der Führung des Schalthebels in der Schaltkulisse sehr hohe Summentoleranzen zu beachten sind. Je nach Kraftfahrzeug ergeben sich jeweils leicht unterschiedliche Relativpositionen zueinander. Diese Unterschiede müssen bei der Verbindung des Kraftfahrzeuggetriebes mit der Schalthebelanordndung ausgeglichen werden, da ansonsten die Position des Schalthebels nicht genau mit dem geschalteten Gang übereinstimmt. Dadurch wird das Einlegen der verschiedenen Gänge erschwert, wenn nicht sogar verhindert.
Zur Lösung dieses Problems sind in der Fachwelt vielfältige Lösungsansätze unternommen worden. So ist in DE 10 2007 027 701 A1 eine im Getriebegehäuse angefederte Schaltkulisse vorgesehen, die aufgrund ihrer Verschiebbarkeit selbständig einen einfachen Toleranzausgleich bewerkstelligt. Die Lösung ist technisch aufwändig und erfordert verhältnismäßig viel Bauraum.
DE 10 2007 004 455 A1 schlägt vor, den Schalthebel über eine lösbare Montagevorrichtung während der Montage zeitweilig mit dem Schalthebelgehäuse zu befestigen. Die Anfälligkeit für Fehlmontagen ist so reduziert, allerdings ist eine individuelle Berücksichtigung der Toleranzen für jede Schaltgasse nicht vorgesehen. EP 1 126 198 A1 offenbart einen Axialanschlag mit einem weichen Dämpfungselement in Form einer Rastkontur, gegen die ein Arretierelement vorgespannt ist. Gemäß DE 10 2007 054 548 A1 ist ein harter, mechanischer Endanschlag in die Gassenführung integriert. Die im Stand der Technik bekannten Lösungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie die Toleranzen nur begrenzt vermindern können, wobei nicht sichergestellt ist, dass dies für alle Schaltstellungen gelingt. Weisen beispielsweise die Schaltgabeln jeweils eigene Toleranzbereiche auf, so kann eine Kompensation nicht über die für alle Schaltgabeln gleiche Gassenführung erreicht werden. Weiterhin lösen derartige Schalteinheiten nicht das Problem, dass die Schaltgabeln im geschalteten Zustand weiterhin die Schiebemuffe belasten und somit Vibrationen vom Getriebe auf das Schaltgestänge übertragen und damit für den Bediener fühlbar werden.
Daher bleibt zur weiteren Verringerung der Toleranzen nur, die einzelnen Getriebebauteile jeweils für sich mit höherer Präzision herzustellen oder aber ein Zusortieren und/oder Ausgleichen mit Hilfselementen wie Zusatzscheiben. Dies ist in jedem Fall mit höherem Aufwand und häufig auch mit höherem Gewicht verbunden.
Alternativ dazu können einstellbare Anschläge für jede Gangstufe vorgesehen sein. In diesem Fall muss jeder Anschlag separat an die Toleranzlage der einzelnen Gangstufe angepasst sein. Eine derartige Anpassung ist zeitaufwändig und daher teuer.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung zu schaffen, die sicherstellt, dass in den Endlagen der Schaltstufen keine Vibrationen auf den Schalthebel übertragen werden, die einfach herstellbar und montierbar ist und die Serienstreuungen sowie Einbautoleranzen kompensieren kann. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur einfachen Montage einer derartigen Schaltvorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass bei einer Schaltvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die Anschläge durch eine Halterung gemeinsam fixierbar sind. Somit ist es entbehrlich, jeden der einmal eingestellten und auf die Toleranzen des jeweiligen Ganges abgestimmten Anschläge für sich zu fixieren und gegebenenfalls mittels Distanzstücken, Schrauben oder sonstiger Hilfsmittel in seiner eingestellten Position zu halten. Vielmehr werden alle vorpositionierten Anschläge gleichzeitig durch die Halterung fixiert und – in einer Weiterbildung der Erfindung – anschließend um ein gewisses gemeinsames Maß verschoben.
Vorzugsweise weist die Schalteinheit für jede Gangstellung einen separaten Anschlag auf. Durch die Erfindung wird erreicht, dass die die Einbauzeit für die Justage der Anschläge nahezu unabhängig von ihrer Anzahl der Anschläge ist. Dadurch ist es erstmals möglich, mit einem zeitlich vertretbaren Einsatz eine auf jeden einzelnen Gang abgestimmte Toleranzlageneinstellung vorzunehmen.
Besonders einfach handhabbar ist die Einheit aus der Halterung und den Anschlägen, wenn die Anschläge in der Halterung verliersicher geführt sind. Dazu können die Anschläge als Mittel ausgebildet sein, die in der Halterung verklemmbar sind. Die Halterung weist dazu zur Außenkontur der Mittel komplementäre Aufnahmen auf. Eine derartige Halterung ist leicht herstellbar, wenn sie zweiteilig aufgebaut ist, die Anschläge an oder in dem einen Teil geführt sind und durch das zweite Teil so fixiert werden, dass sie ihre Position zur Halterung nicht mehr verändern können.
Mittels der erfindungsgemäßen Schalteinheit kann auf besonders einfache Weise erreicht werden, dass im geschalteten Zustand eines Ganges die in eine Nut einer Schiebemuffe eingreifende Schaltgabel des Gangzahnräderwechselgetriebes einen definierten Abstand von deren Nutwandungen aufweist bzw. nicht kraftbelastet an diesen anliegt. Im Fahrbetrieb übertragen sich daher keine störenden Vibrationen auf die äußere Schaltung.
In einer Ausführung der Erfindung sind die Anschläge als Stifte ausgebildet. Die Stifte sind in ihrer Längsrichtung verschiebbar und bilden vorzugsweise stirnseitig einen Anschlag für ein mit der Gangschaltung bewegtes Schaltelement. Das Schaltelement kann ein in eine Schaltkulisse eingreifender Schaltfinger sein oder aber ein an der Schaltwelle angeordnetes radial hervorstehendes Bauteil. Die Stifte selbst können als Gewindestifte ausgebildet sein, um leicht fixierbar zu sein.
In einer ersten Weiterbildung werden die ausgerichteten Stifte zunächst durch einen oder mehrere Keile geklemmt. Das so verbundene Stiftpaket ist an oder in der Halterung angeordnet, die als Ganzes zum Schaltdom- bzw. Getriebegehäuse verschiebbar und mit diesem beispielsweise durch Verschrauben verbindbar ist.
In einer weiteren Variante werden die ausgerichteten Stifte durch die Halterung oder ein anderes Einstellmittel wie Quergewindebolzen um ein gemeinsames Toleranzmaß X verschoben, um den Schaltwinkel zu verkleinern. Anschließend werden die Halterung bzw. die Einstellmittel fixiert, beispielsweise indem die Quergewindebolzen angezogen und die Stifte damit geklemmt werden. Zumindest eines der Bauteile Einstellmittel und Stift weist dazu eine Rampe auf, damit wegen des Winkelversatzes von Stift und Einstellmittel die Einstellkräfte übertragen werden können.
Vorzugsweise sind die Stifte mit der Halterung und gegebenenfalls mit den Einstellmitteln zu einer Einheit vormontiert. Die Einheit kann prinzipiell beliebig mit dem Getriebegehäuse verbunden sein. Eine Integration in den Schaltdom oder in die Lagerung des Übertragungselements ermöglicht ein Vormontieren der Gesamteinheit.
Für die Ausführung der Erfindung ist es möglich, aber nicht erforderlich, dass die Anschläge in eine Gassenführung des Getriebes integriert werden.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Kompensierung von Toleranzen einer Schalteinheit. Mit dem Verfahren ist es nicht nur möglich, in unaufwändiger Weise herstellungsbedingte Toleranzen der einzelnen Bauteile auszugleichen, sondern auch die durch den jeweiligen Einbau und Zusammenbau verursachten Toleranzen zu verringern. Dabei kann es sowohl um den Ausgleich systematischer als auch zufälliger Toleranzen handeln.
Gemäß Anspruch 8 wird eine Schalteinheit mit Anschlägen und weiteren Getriebebauteilen in herkömmlicher Weise so zusammengebaut, dass die Anschläge in einem ersten Testbewegungsablauf betätigbar sind. Durch diesen Testbewegungsablauf werden alle erlaubten Wähl- und Schaltstellungen durchgeschaltet. In der Regel ist daher das Übertragungselement sowohl in seiner axialen Richtung verschiebbar als auch um diese schwenkbar. Die Bewegung des Schalthebels wird in dem Moment gestoppt, in dem die Schaltgabel die Schiebemuffe nicht mehr weiter bewegen kann, weil diese am axial benachbarten Bauteil auf der Getriebehauptwelle, meist einem Gangrad oder Kupplungskörper, anliegt. Zumindest kurz vor Erreichen dieser Endposition trifft das Übertragungselement oder ein mit diesem zusammen wirkendes Bauteil auf den Anschlag und verschiebt diesen.
Nach dem Testbewegungsablauf sind daher alle Anschläge so verschoben, dass sie den jeweiligen Endpositionen der Schiebemuffen entsprechen. Während des Testbewegungsablaufs ist jeder Anschlag unabhängig von den anderen Anschlägen verschiebbar. Anschließend werden die Anschläge entweder zunächst gemeinsam in ihren Positionen relativ zueinander durch eine Halterung fixiert, um danach den Schaltwinkel durch Verschieben der Halterung für alle Anschläge gemeinsam zu verkleinern. Alternativ erfolgt zunächst eine möglicherweise individuelle Schaltwinkelverkleinerung durch Rückverschieben der Anschläge und erst dann eine relative Fixierung zueinander über eine gemeinsame Halterung.
Nach der Schaltwinkelverkleinerung bzw. Schaltwegverkürzung ist sichergestellt, dass die Schalthebelbewegung bzw. die Bewegung des Übertragungselements gestoppt wird, bevor die Schaltgabel die Position erreicht, in der sie permanent die Schiebemuffe belastet. Somit wird erreicht, dass in der geschalteten Stellung die Schaltgabel von den Nutwänden der Schiebemuffe beabstandet und die Reibung vermindert ist. Vibrationen werden dadurch vom Übertragungselement ferngehalten.
In einer Ausbildung des Verfahrens erfolgt die Verkleinerung des Schaltwinkels bzw. Schaltwegs dadurch, dass die Halterung mit den Anschlägen vor dem Testbewegungsablauf einen Abstand zu dem Getriebegehäuse aufweist. Nach dem Fixieren der Anschläge zueinander wird der Abstand der Halterung so verändert, dass eine Verkleinerung des Schaltwegs erfolgt. Dazu wird beispielsweise die Halterung mit dem Getriebegehäuse so verschraubt, dass sie am Getriebegehäuse oder am Schaltdom anliegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
1 einen ersten Schaltdom mit einer Schaltwelle und einer erfindungsgemäßen Halterung mit Anschlägen an einer Außenhülse,
2 den Schaltdom nach 1 in gedrehter Perspektive ohne die Außenhülse,
3 einen perspektivischen Detailausschnitt nach 2 in wiederum gedrehter Darstellung,
4 einen zweiten Schaltdom mit einer Schaltwelle und einer erfindungsgemäßen Halterung mit Anschlägen in Stiftform und Einstellmitteln an einer Außenhülse,
2 den Schaltdom nach 1 in gedrehter Perspektive ohne die Außenhülse und ohne die Halterung,
3 einen vergrößerten, perspektivischen Detailausschnitt nach 5 in wiederum gedrehter Darstellung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In 1 und 2 ist ein Schaltdom 1 als eine Schalteinheit dargestellt. Er weist ein Übertragungselement in Form einer Schaltwelle 2 auf, die in einem Gehäuse 3 axialverschieblich und um ihre Längsmittelachse 2a schwenkbar gelagert ist. Eine Bewegung der Schaltwelle 2 erfolgt durch den Wählhebel 4 bzw. den Schalthebel 4, 5, die über Kugelköpfe 6, 7 mit nicht dargestellten Seilzügen eines Gangschalthebels verbunden sind. Auf der Schaltwelle 2 sind Schalthülsen 8, 9 aus Blech verpresst, die Schaltfinger 10, 11 zur Betätigung von nicht weiter dargestellten, Schiebemuffen verschiebenden Schaltgabeln tragen. Am Gehäuse 6 des Schaltdoms 1 sind zwei zylindrische Arretierungen 12, 13 befestigt, die an ihrem Kopfende jeweils eine Rastkontur 14, 15 vorgespannte Rastkugel 16, 17 aufweisen. Mittels der Rastkonturen 14, 15 wird zum einen erreicht, dass der Fahrer eine haptische Rückmeldung über den Schaltverlauf erhält, zum anderen sichern sie die Gangstellung, so dass ein unbeabsichtigtes Herausspringen des Gangs vermieden wird. Die Rastkonturen 14, 15 sind mit der Schalthülse 8 verschweißt.
Am Gehäuse 6 sind weiterhin Halterungen 18, 19 angeordnet. Die Halterungen 18, 19 sind über Befestigungsmittel 20, 21 in Form von Schrauben fest mit dem Gehäuse 6 verbunden. In den Halterungen 18, 19 sind Stifte 22, 28 als Anschläge 22a–d, 28a–d gehaltert. Dazu weisen die Halterungen 18, 19 komplementär zur Außenkontur der Stifte 22a–d ausgebildete Bohrungen auf, in denen die Stifte 22a–d so gleitgelagert sind, dass sie sich ohne externe Krafteinwirkung nicht verschieben. Bei der so vormontierten Schalteinheit 1 werden nach dem ersten Durchschalten aller Gänge die Stifte 22a–d durch die Bewegung der Schaltwelle 2 relativ zum Gehäuse 6 verschoben und kennzeichnen somit die Endanschläge der Schiebemuffe. Anschließend werden die Stifte 22a–d über orthogonal zu den Stiften 22a–d angeordnete, mit Schraubenköpfen 24 versehene Keile 23 geklemmt, die ebenfalls Teil der Halterungen 18, 19 sind (3). Die einzelnen Stifte 22a–d sind dadurch zueinander und in ihrer Lage zu den Halterungen 18, 19 fixiert. Anschließend erfolgt eine Schaltwinkelverkleinerung durch Anziehen der Befestigungsmittel 20, 21, so dass die maximal mögliche Drehung der Schaltwelle 2 geringfügig begrenzt wird, um sicherzustellen, dass in den geschalteten Gangstellungen die (nicht dargestellte) Schiebemuffe und die sie betätigende Schaltgabel voneinander entkoppelt sind.
Die zweite Ausführungsform nach den 4 bis 6 unterscheidet sich von der ersten dadurch, dass die Stifte 22a–d, 28a–d nicht über einen bzw. mehrere Keile 23 geklemmt werden, sondern jeweils auf einen Quergewindebolzen 25 als Einstellstift einwirken. Dazu weisen die Stifte 22a–d, 28a–d und die Quergewindebolzen 25 aufeinander abgestimmte Laufflächen in Form von schräg verlaufenden Rampen 26 und Kegeln 27 auf. Nach dem ersten Durchschalten dieser Schalteinheit 1 sind die Stifte 22a–d und mit ihnen die Quergewindebolzen 25 verschoben. Danach erfolgt ein rückwärtiges Verschieben der Stifte 22a–d über die Halterungen 18, 19 um ein bestimmtes Maß, um den Schaltwinkel zu verkleinern. Schließlich werden die Quergewindebolzen 25 angezogen und damit die Stifte 22a–d, 28a–d geklemmt.
Bezugszeichenliste

1: Schalteinheit
2: Schaltwelle
2a: Längsachse
3: Gehäuse
4: Wählhebel
5: Schalthebel
6: Kugelkopf
7: Kugelkopf
8: Schalthülse
9: Schalthülse
10: Schaltfinger
11: Schaltfinger
12: Arretierung
13: Arretierung
14: Rastkontur
15: Rastkontur
16: Rastkugel
17: Rastkugel
18: Halterung
19: Halterung
20: Befestigungsmittel
21: Befestigungsmittel
22: Stift
22a–d: Anschläge
23: Keil
24: Schraubenkopf
25: Quergewindebolzen
26: Rampen
27: Kegel
28: Stift
28a–d: Anschläge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007027701 A1 [0005]
DE 102007004455 A1 [0006]
EP 1126198 A1 [0006]
DE 102007054548 A1 [0006]

Claims

Schalteinheit (1) eines Gangzahnräderwechselgetriebes, aufweisend – ein Übertragungselement (2) zur Umsetzung von Schalt- oder Wählbewegungen in Bezug auf eine Längsachse (2a), das in axialer Richtung verschiebbar und/oder in Umlaufrichtung schwenkbar in einem Gehäuse (6) angeordnet ist, – Anschläge (22a–d, 28a–d) zur Begrenzung der Schalt- und/oder Wählbewegungen, die für verschiedene Wähl- oder Schaltbewegungen einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass – mehrere Anschläge (22a–d) durch eine Halterung (18) gemeinsam fixiert sind.
Schalteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (22a–d) durch die gemeinsame Halterung (18) geführt sind.
Schalteinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (18) mindestens zwei Teile aufweist, wobei die Anschläge (22a–d) im verbauten Zustand zwischen den beiden Teile der Halterung (18) geklemmt sind.
Schalteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (1) eine mit dem Übertragungselement (2) in Wirkverbindung stehende Schaltgabel aufweist, welche in eine Schiebemuffe eingreift, wobei der Anschlag (22a–d) bewirkt, dass im geschalteten Zustand die Schaltgabel und die Schiebemuffe schwingungstechnisch entkoppelt sind.
Schalteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (22a–d, 28a–d) als Stifte (22, 28) ausgebildet sind.
Schalteinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (22, 28) Rampen (26) aufweisen, wobei Einstellmittel (25) mit den Rampen (26) zusammenwirken, die über die gemeinsame Halterung (18, 19) fixierbar sind.
Halterung (18, 19) für eine Schalteinheit (1) nach Anspruch 1.
Verfahren zur Kompensierung von Toleranzen einer Schalteinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – in einem ersten Schritt ein Zusammenbau der Getriebebauteile erfolgt, wobei die Anschläge (22a–d, 28a–d) so angeordnet sind, dass sie durch ein erstes Wählen bzw. erstes Schalten betätigbar sind, – in einem zweiten Schritt ein Durchschalten aller Wähl- und Schaltpositionen erfolgt, so dass alle durch das Schaltschema vorgegebenen Endpositionen zumindest einmal durchlaufen und somit die Anschläge (22a–d, 28a–d) verschoben werden, – anschließend die Anschläge (22a–d, 28a–d) oder über die Anschläge (22a–d, 28a–d) betätigte Einstellmittel (25) in ihrer relativen Position zueinander über eine Halterung (18, 19) fixiert werden und – der Schaltweg bzw. Schaltwinkel durch Rückverschieben der Anschläge (22a–d, 28a–d) verkleinert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkleinerung des Schaltwinkels im letzten Schritt für alle Anschläge (22a–d, 28a–d) gemeinsam erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Fixierung der Anschläge (22a–d, 28a–d) zueinander im letzten Schritt erfolgt, nachdem sie individuell oder gemeinsam rückverschoben wurden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die als Querstifte ausgebildeten Anschläge (22a–d, 28a–d) über einen Keil (23) geklemmt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (18, 19) im Ausgangszustand von dem Gehäuse beabstandet ist, der im vierten Schritt um ein bestimmtes Maß verkleinert wird.