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Die Erfindung betrifft ein Schaltelement, insbesondere eine Schaltschwinge oder Schaltgabel, ein Verfahren zur Herstellung eines Schaltelementes zur axialen Verschiebung einer Schiebemuffe und eine Schaltvorrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe, wie in den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 14, 15 und 16 beschrieben.
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In Zahnräderwechselgetrieben sind zwischen zwei auf einer Getriebewelle drehbar gelagerten Gangrädern ein Synchronkörper und eine Schiebemuffe angeordnet. Die Schiebemuffe ist mit einer Innenverzahnung versehen, die in eine in den Synchronkörper ein-gebrachte Außenverzahnung eingreift. Der Synchronkörper ist drehfest mit der Getriebewelle verbunden. Beim Schalten eines Ganges wird die Schiebemuffe in axialer Richtung auf eines der Gangräder zu verschoben, bis ihre Innenverzahnung in eine am Gangrad angebrachte Kupplungsverzahnung eingreift. Die Innenverzahnung der Schiebemuffe steht dann sowohl mit der Kupplungsverzahnung als auch mit der Außenverzahnung des Synchronkörpers in Eingriff. Die Schaltgetriebe umfassen zur axialen Verschiebung der Schiebemuffe Schaltelemente, insbesondere Schaltgabeln oder Schaltschwingen. Dabei greifen die Schaltelemente mit am Grundkörper angeordneten Mitnehmerelementen in eine Umfangsnut der Schiebemuffe ein, wobei eine Bewegung des Schaltelementes relativ zu einem Gehäuse auf die Schiebemuffe übertragen wird.
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Eine Schaltgabel ist entweder axial verschiebbar auf einer ortsfesten Schaltachse gelagert oder mit dieser fest verbunden und gemeinsam verschiebbar. Derartige Schaltgabeln sind beispielsweise aus der
DE 103 60 715 A1 und
DE 100 45 506 A1 bekannt.
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Hingegen wird eine Schaltschwinge um eine Drehachse verschwenkt, um die Schiebemuffe in axialer Richtung zu verschieben.
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Auch ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass die Mitnehmerelemente getrennt vom Grundkörper hergestellt und über zusätzliche Verbindungselemente fest mit dem Grundkörper verbunden werden, beispielsweise gemäß der
DE 101 23 961 A1 ,
DE 102 02 651 A1 ,
DE 199 01 674 A1 ,
DE 203 21 094 U1 ,
DE 20 2009 017 006 U1 ,
EP 0 384 158 B1 und
EP 0878 646 A1 . Andererseits ist auch bekannt, dass die Mitnehmerelemente am Grundkörper durch Materialumformung ausgebildet sind, beispielsweise gemäß der
DE 103 60 715 A1 ,
DE 10 2005 035 529 A1 und
EP 1 746 312 B1 .
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Nach der
EP 1 686 294 A1 sind die Mitnehmerelemente durch einen Mitnehmerring fest miteinander verbunden, wobei der Mitnehmerring aufgrund einer Biegesteifigkeit in Umfangsrichtung die Mitnehmerelemente in radialer Richtung an die Innenseite des gabelförmigen Grundkörpers andrückt. Der mit dem Grundkörper fest verbundene Mitnehmerring ist aus Kunststoff, Aluminium oder Bronze.
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Bei gattungsgemäßen Schaltelementen sind die Mitnehmerelemente einstückig mit einem Mitnehmerring ausgebildet, wobei der Mitnehmerring über Lagerzapfen schwenkbar am Grundkörper gelagert und ein Schmiedeteil oder Gussteil ist. Der Mitnehmerring ist in den meisten Anwendungen aus Messing hergestellt. Diese bekannten Mitnehmerringe sind produktionsbedingt sehr teuer und verlangen zumeist eine Nachbearbeitung an den Mitnehmerelementen, um die erforderliche Führungsgenauigkeit zwischen den Mitnehmerelementen und der Schiebmuffe zu erreichen. Darüber hinaus ist der Mitnehmerring „massiv” gestaltet, was einen großen Einbauraum erfordert und einen Gewichtsnachteil hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Schaltelement zu schaffen, das einen Gewichtsvorteil besitzt und kostengünstig hergestellt werden kann. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe und eine Schaltvorrichtung mit einem solchen vorteilhaften Schaltelement zu schaffen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale und Maßnahmen der Ansprüche 1 und 16 gelöst. Zwischen den Mitnehmerelementen und dem Basiselement sind Verbindungsebenen geschaffen, durch welche nunmehr die Möglichkeit besteht, das Basiselement in einem von den Mitnehmerelementen unabhängigen Fertigungsprozess herzustellen. Man kann sich für die Herstellung des Basiselementes unterschiedlichsten Fertigungsprozessen, wie beispielsweise Stanz-, Umform- und/oder Spritzgießtechnologien, bedienen, die sich in der Praxis bereits bestens bewährt haben und in der Großserienproduktion eine besonders wirtschaftliche Herstellung erlauben. Die mehrteilige Ausbildung des Mitnehmerringes erlaubt eine hohe konstruktive Gestaltungsfreiheit. Dadurch kann man sehr flexibel und ohne aufwendige Produktänderungen auf unterschiedliche Einsatz-anforderungen reagieren. Die Mitnehmerelemente und das Basiselement können jeweils über eine unlösbare oder lösbare Verbindung schwenkbeweglich, insbesondere drehfest, verbunden werden. Auch kann das Gewicht des Schaltelementes optimiert werden.
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Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist von Vorteil, da über die Montageabschnitte das Basiselement mit seinen Endabschnitten besonders einfach mit den Mitnehmerelementen verbunden werden kann. Die Montageabschnitte der Mitnehmerelemente sind an die konstruktive Gestaltung, insbesondere auch eine Wandstärke des Basiselementes abgestimmt.
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Eine besonders einfache Lagerfunktion für die Mitnehmerelemente und hohe Lagergenauigkeit des mehrteiligen Mitnehmerringes wird erreicht, wenn die Halterungen separat von den Mitnehmerelementen und vom Grundkörper, insbesondere den Schaltwangen, hergestellt werden, wie im Anspruch 3 beschrieben.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind auch in den Ansprüchen 4, 5 und 17 beschrieben, da die Halterungen zur Einstellung eines Abstandsmaßes zwischen den Halterungen und zu dessen gegenseitigem Ausrichtvorgang auf den Aufnahmeflächen relativ zu dem Grundkörper positioniert werden können. Die Aufnahmeflächen des Grundkörpers und Montageflächen der Halterungen weisen jeweils eine Flächenabmessung auf, wobei die Flächenabmessung einer der Aufnahme- und Montageflächen größer bemessen ist als die Flächenabmessung der anderen Aufnahme- und Montagefläche, sodass sich die Aufnahme- und Montageflächen einander überdecken. Vorzugsweise ist die Flächenabmessung einer Aufnahmefläche größer als die Flächenabmessung einer Montagefläche einer Halterung. Die getrennte Herstellung der Halterungen vom Grundkörper und der nachfolgende Fügevorgang der Halterungen am Grundkörper, ermöglicht mm unabhängig von eventuellen Form- und/oder Maßabweichungen der Schaltwangen eine exakte Positionierung bzw. Ausrichtung der Halterungen. Somit wird die Führungsgenauigkeit der Mitnehmerelemente in der Führung der Schiebmuffe erheblich verbessert und damit der Verschleiß durch Reibung zwischen den Mitnehmerelementen und der Schiebmuffe reduziert.
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Die Ausgestaltung nach Anspruch 6 ist von Vorteil, da über die Montageabschnitte das Basiselement mit seinen Endabschnitten besonders einfach mit den Mitnehmerelementen verbunden werden kann.
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Nach einer möglichen Ausführung sind die Montageabschnitte des Basiselementes mit einer Ausnehmung ausgebildet, wie im Anspruch 7 beschrieben. Die Ausnehmung wird beispielsweise in einem spanlosen Stanzverfahren oder Spritzgießverfahren hergestellt.
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Wie im Anspruch 8 beschrieben, ist das Basiselement zwischen den Montageabschnitten mit einem Führungsabschnitt versehen, mittels welchem der Mitnehmerring relativ zur Führung der Schiebemuffe in Position gehalten wird. Diese Führungshilfe dient vornehmlich der Führungsfunktion, nicht jedoch zur Übertragung von Schaltkräften und kann daher dünnwandig ausgebildet werden. Damit verbunden ist eine Gewichtsoptimierung des Schaltelementes.
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Gemäß den Ausbildungen nach den Ansprüchen 9 und 10 können das Basiselement und die Mitnehmerelemente über eine Formschlussverbindung und/oder stoffflüssige Fügeverbindung drehfest miteinander verbunden sein.
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Von Vorteil ist auch die Ausführung nach Anspruch 11, wonach das Basiselement ein aus dünnem Blech spanlos geformtes Umformteil ist. Das Basiselement ist zu niedrigen Kosten herstellbar, insbesondere in der Großserienproduktion. Der Verbrauch an Material für die Herstellung eines derartigen Basiselementes ist gering. Das dünne Blechmaterial lässt nahezu unbegrenzte Formgestaltungen zu. Es können spanlose Umformverfahren, insbesondere Verfahren für das Kaltumformen von Blechen, wie Biegen, Pressen, Prägen und dgl., eingesetzt werden. Die Umformung des Bleches erfolgt in einer Genauigkeit, die innerhalb enger Lage- und Formtoleranzen der Schaltelemente realisierbar sind. Eine spanabhebende Bearbeitung kann in der Regel entfallen. Eine spanabhebende Nachbearbeitung kann entfallen.
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Gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 12 kann das Basiselement und damit das Schaltelement einfach und mit geringem Gewicht hergestellt werden. Eine spanabhebende Nachbearbeitung kann entfallen.
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Nach einer bevorzugten Ausführung ist der Grundkörper mehrteilig ausgebildet, wie im Anspruch 13 beschrieben. Dadurch ist es möglich, einen Grundkörper mit sehr hoher Form- und/oder Maßgenauigkeit herzustellen. Im Fügeprozess, wie das Strahlschweißen, werden die Schaltwangen und das Trägerelement in deren Relativpositionen fixiert, sodass die mit hoher Einzelgenauigkeit vorgefertigten Bauteile zu einem Schaltelement gefügt werden können, welches gegenüber solchen aus dem Stand der Technik bekannten Schaltelementen mit einteiligem Grundkörper, mit weit aus höherer Fertigungsgenauigkeit hergestellt werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird aber auch durch die Merkmale der Ansprüche 14 und 15 gelöst. Durch die mehrteilige Ausbildung des Mitnehmerringes ist es nunmehr möglich, dass die Mitnehmerelemente identisch ausgebildet und an allen Schaltelementen der Schaltvorrichtung die identischen Mitnehmerelemente verwendet werden können und dadurch besonders wenig verschiedene Bauteile in der Fertigung hergestellt werden müssen, allerdings durch das Verbinden der Mitnehmerelementen dennoch unterschiedliche Schaltelemente geschaffen werden können, und zwar auf einfache und kostengünstige Art und Weise. Auch lassen sich die Schaltelemente mit einem Basiselement in automatisierbaren Verfahrensschritten besonders leicht herstellen.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
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Es zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:
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1 eine erste Ausführung eines erfindungsgemäßen Schaltelementes für eine Schaltvorrichtung, insbesondere eine Schaltschwinge zur axialen Verschiebung einer Schiebemuffe, in perspektivischer Ansicht;
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2 das Schaltelement nach 1, in Ansicht;
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3 das Schaltelement nach 1, in Ansicht auf ein Basiselement;
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4 eine erste Ausführung für eine Verbindung zwischen dem Basiselement und einem Mitnehmerelement, in Seitenansicht;
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5 ein Mitnehmerelement für die Schaltelemente nach den 1, 9 und 11, in perspektivischer Ansicht;
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6 eine zweite Ausführung für eine Verbindung zwischen dem Basiselement und einem Mitnehmerelement, in Seitenansicht;
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7 eine dritte Ausführung für eine Verbindung zwischen dem Basiselement und einem Mitnehmerelement, in Seitenansicht;
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8 eine vierte Ausführung für eine Verbindung zwischen dem Basiselement und einem Mitnehmerelement, in Seitenansicht;
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9 eine zweite Ausführung eines erfindungsgemäßen Schaltelementes für eine Schaltvorrichtung, insbesondere eine Schaltschwinge zur axialen Verschiebung einer Schiebemuffen, in perspektivischer Ansicht;
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10 das Schaltelement nach 9, geschnitten gemäß den Linien X-X
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11 eine dritte Ausführung eines erfindungsgemäßen Schaltelementes für eine Schaltvorrichtung, insbesondere eine Schaltschwinge zur axialen Verschiebung einer Schiebemuffe, in perspektivischer Ansicht;
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12 eine fünfte Ausführung für eine Verbindung zwischen dem Basiselement und einem Mitnehmerelement gemäß 11, in Seitenansicht;
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13 eine Schaltvorrichtung mit Schaltelementen, insbesondere Schaltschwingen, zur axialen Verschiebung von Schiebemuffen und diese miteinander koppelnden Übertragungselementen, in perspektivischer Ansicht.
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Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z. B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
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In den gemeinsam beschriebenen 1 bis 5 ist ein Schaltelement 1 für eine Schaltvorrichtung eines insbesondere manuell schaltbaren Kraftfahrzeug-Wechselgetriebes in unterschiedlichen Ansichten gezeigt. Das Schaltelement 1, welches nach dieser Ausführung durch eine Schaltschwinge gebildet ist, bildet einen gabelförmig gestalteten, mehrteiligen Grundkörper 2 aus, der ein Trägerelement 3 und Schaltwangen 4a, 4b umfasst. Der Grundkörper 2 bildet zwischen den in der Querebene des Schaltelementes 1 liegenden Schaltwangen 4a, 4b ein Schaltmaul aus, in welchem eine nicht dargestellte Schiebemuffe teilweise aufgenommen werden kann.
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Sowohl das Trägerelement 3 als auch die Schaltwangen 4a, 4b sind durch einen Profilkörper gebildet.
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Der Profilkörper des Trägerelementes 3 ist in einer bevorzugten Ausführung durch ein in sich geschlossenes Rohrprofil ausgebildet, welches durch ein nahtlos gezogenes Rohr gebildet ist. Andererseits ist es auch möglich, dass das Rohrprofil in einem spanlosen Umformprozess, insbesondere Kaltumformung, einteilig hergestellt und dessen einander gegenüberliegenden Längsrändern über eine stoffschlüssige Fügeverbindung, insbesondere durch Strahlschweißen hergestellte Fügenaht miteinander gefügt sind.
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Wie aus den Fig. ersichtlich, ist das Trägerelement 3 in den stirnseitigen Endbereichen jeweils zusätzlich mit einem Anbindungsbereich ausgebildet. Die Anbindungsbereiche weisen diametral gegenüberliegende Anlageflächen 5 auf, welche sich jeweils zwischen den gegenüberliegenden Endbereichen in axialer Richtung über einen Längsabschnitt des Trägerelementes 3 erstrecken.
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Nach der gezeigten Ausführung sind die linke Schaltwange 4a und die rechte Schaltwange 4b jeweils ein Umformteil aus dünnem Stahlblech mit einer konsolenförmigen Gestalt. Die Schaltwange 4a, 4b weist einen ersten Wandteil 6a, 6b einen an diesem angeformten zweiten und dritten Wandteil 7a, 7b, 8a, 8b sowie in einem dem Trägerelement 3 zugewandten ersten Endbereich ausgebildete Befestigungsaufnahme 9a, 9b und in einem dem Trägerelement 3 abgewandten, zweiten Endbereich ausgebildete Halterungsaufnahme 10a, 10b auf. Zwischen dem ersten Endbereich und zweiten Endbereich ist ein Lagerbereich für die Schaltwange 4a, 4b ausgebildet.
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Der erste Wandteil 6a, 6b erstreckt sich mit einem Wandabschnitt 11 zwischen dem ersten und zweiten Endbereich der Schaltwange 6a, 6b.
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Der zweite und dritte Wandteil 7a, 7b, 8a, 8b sind jeweils durch vom ersten Wandabschnitt 11 in die gleiche Richtung abgewinkelte, insbesondere etwa rechtwinkelig abgebogene Wandabschnitte 12, 13, 14 gebildet.
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Die Schaltwange 4a, 4b bildet in ihrer Längserstreckung zwischen den Endbereichen ein etwa U-förmig gestaltetes Profil mit sich über die Längserstreckung verändernden Querschnittsabmessungen aus.
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Die geneigt zueinander verlaufenden (oberen) Wandabschnitte 12 erweitern sich ausgehend vom ersten Endbereich in Richtung des zweiten Endbereiches auf ein maximales Breitenmaß in einem zwischen dem ersten und zweiten Endbereich ausgebildeten Lagerbereich der Schaltwange 4a, 4b.
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Die an die (oberen) Wandabschnitte 12 anschließenden (mittleren) Wandabschnitte 13 verlaufen in Richtung zwischen dem ersten und zweiten Endbereich in versetzten Ebenen etwa parallel zu einer Längserstreckung der Schaltwange 4a, 4b.
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Die an die (mittleren) Wandabschnitte 13 anschließenden (unteren) Wandabschnitte 14 verlaufen in versetzten Ebenen und verjüngen sich ausgehend vom Lagerbereich in Richtung des zweiten Endbereiches.
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Die Schaltwange 4a, 4b ist ferner am Wandteil 6a, 6b im Lagerbereich mit einer hülsenförmigen Lageraufnahme 15a, 15b versehen, in welcher ein nicht gezeigtes Lager zur Schwenklagerung des Schaltelementes 1 angeordnet wird. Das Trägerelement 3 verläuft parallel zu einer von den Lageraufnahmen 15a, 15b der Schaltwangen 4a, 4b definierten Schwenkachse.
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Die Befestigungsaufnahmen 9a, 9b, welche den gegenüberliegenden Anbindungsbereichen des Trägerelementes 3 zugeordnet sind, sind nach gezeigter Ausführung jeweils durch in einem dem Trägerelement 3 benachbarten ersten Endbereich der Schaltwange 4a, 4b an den Wandteilen 7a, 7b, 8a, 8b komplementär zu den Anlageflächen 5 ausgebildete und das Trägerelement 3 teilweise umgreifende Anlageabschnitte 16a, 16b gebildet. Die Anlageabschnitte 16a, 16b bilden jeweils eine Anlagefläche aus.
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Die Halterungsaufnahmen 10a, 10b, welche jeweils in einem dem Trägerelement 3 abgewandten zweiten Endbereich der Schaltwange 4a, 4b angeordnet sind, sind nach gezeigter Ausführung von an den Wandteilen 7a, 7b, 8a, 8b einteilig in einem Stanz- und/oder Umformprozess hergestellte Laschen 17a, 17b gebildet. Die Halterungsaufnahme 10a, 10b bildet eine Aufnahmefläche aus, auf welcher eine Halterung 18a, 18b relativ zur Schaltwange 4a, 4b positionierbar ist. Die Aufnahmefläche 19a, 19b verläuft vorzugsweise etwa senkrecht zur Längserstreckung der Schaltwange 4a, 4b.
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Durch die zusätzlichen Positioniermöglichkeit der Halterungen 18a, 18b relativ zu den Schaltwangen 4a, 4b kann eine besonders hohe Fertigungsgenauigkeit des Schaltelementes 1 erreicht werden. Damit ist es auch möglich, dass die drehbar in den Halterungsaufnahmen 10a, 10b gelagerten Mitnehmerelemente 23a, 23b jeweils exakt in eine Umfangsnut der nicht dargestellten Schiebemuffen des Getriebes formschlüssig eingreifen und damit Verschleißerscheinungen deutlich reduziert werden.
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Die Positionierung der Halterungen 18a, 18b kann derart erfolgen, dass die Halterungen 18a, 18b mit einer Montagefläche auf die Aufnahmefläche 19a, 19b aufgesetzt und auf den Aufnahmeflächen 19a, 19b anliegend relativ zu den Schaltwangen 4a, 4b (in einer ersten Richtung) in der Querebene des Schaltelementes 1 auf ein gefordertes Abstandsmaß 28 und (in einer zweiten Richtung – Schaltrichtung 26) in einer zur Längserstreckung der Schaltwange 4a, 4b senkrechten Richtung auf ein Bezugsniveau 29 hinbewegt werden. Sind die Halterungen 18a, 18b positioniert und gegeneinander ausgerichtet, liegen Aufnahmebohrungen 21 der Halterungen 18a, 18b einander gegenüber und verlaufen deren Bohrungsachsen fluchtend zueinander.
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Bevorzugt wird das Basiselement 30 (1); 57 (9); 75 (11), die Mitnehmerelemente 23a, 23b und die Halterungen 18a, 18b zu einer Baugruppe hergestellt und die Baugruppe relativ zu den Aufnahmeflächen 19a, 19b positioniert und an den Halterungen 18a, 18b über stoffflüssige Fügeverbindungen mit dem Grundkörper 2 fest verbunden. Dies ist durch die Biegeelastizität im Basiselement 30; 57 möglich.
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Die Halterung 18a, 18b wird über durch Strahlschweißen, insbesondere Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen, hergestellte Fügenähte 20 mit der Schaltwange 4a, 4b, insbesondere an den Laschen 17a, 17b mit dem zweiten und dritten Wandteil 7a, 7b, 8a, 8b verbunden. Über diese Fügenähte 20 sind gleichzeitig der erste Wandteil 6a, 6b und die anderen Wandteile 7a, 7b, 8a, 8b miteinander verbunden. Die Fügenähte 20 bilden die stoffflüssigen Fügeverbindungen. Die beschriebenen Fügenähte 20 können alternativ zu den Schweißnähten auch durch Klebe- oder Lötnähte gebildet sein.
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Die Halterungen 18a, 18b weisen jeweils einen Montagesockel mit einer der Aufnahmefläche 19a, 19b zugewandten Montagefläche und eine Aufnahmebohrung 21 für einen Lagerzapfen 22 (5) eines Mitnehmerelementes 23a, 23b auf, sodass das Mitnehmerelement 23a, 23b gegenüber den Halterungen 18a, 18b um eine Lagerachse 24 drehbar gelagert ist. Die Mitnehmerelemente 23a, 23b sind jeweils durch einen Sicherungsring 25 in der Halterung 18a, 18b in axialer Richtung gehalten.
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Vorzugsweise sind die Schaltwangen 4a, 4b in einem spanlosen Stanz- und Umformprozess aus einem ebenen Stahlblechabschnitt einteilig hergestellt und deren Wandteile 7a, 7b, 8a, 8b über stoffschlüssige Fügeverbindungen 20 zu einem Profilkörper miteinander gefügt. Die Wandstärke der aus dünnem Stahlblech hergestellten Schaltwange 4a, 4b beträgt zwischen 1 mm und 4 mm, beispielsweise 2 mm.
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Wie in den Fig. ersichtlich, sind die Schaltwangen 4a, 4b mit den Befestigungsaufnahmen 9a, 9b, insbesondere deren Anlageabschnitten 16a, 16b an den Anlageflächen 5 in den gegenüberliegenden Endbereichen des Trägerelementes 3 angelegt und über durch Strahlschweißen, insbesondere Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen, hergestellte Fügenähte 27 verbunden. Die Fügenähte 27 bilden eine stoffflüssige Fügeverbindung. Die beschriebenen Fügenähte können alternativ zu den Schweißnähten auch durch Klebe- oder Lötnähte gebildet sein.
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In den Fig. ist eine erste Ausführung für ein Basiselement 30 gezeigt. Die Mitnehmerelemente 23a, 23b und das Basiselement 30 bilden einen mehrteiligen Mitnehmerring. Die Mitnehmerelemente 23a, 23b sind über das bandartig ausgebildete, einteilige Basiselement 30, insbesondere einen Verbindungsbügel, schwenkbeweglich miteinander verbunden. Die Mitnehmerelemente 23a, 23b und das Basiselement 30 sind voneinander getrennt hergestellt. Das Basiselement 30 ist nach gezeigter Ausführung ein spanlos hergestellter Stanz- und Umformteil aus Blech. Das Umformen erfolgt bevorzugt durch Kaltumformung. Die Wandstärke des vorzugsweise aus Stahlblech gestalteten Basiselementes 30 beträgt zwischen 0,5 mm und 3 mm, beispielsweise 2 mm.
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Das Basiselement 30 kann in den gegenüberliegenden Endbereichen Montageabschnitte 31a, 31b, einen sich zwischen diesen bogenförmig erstreckenden Zwischenabschnitt 32 sowie einen Führungsabschnitt 33 umfassen. Die Montageabschnitte 31a, 31b bilden jeweils eine allseitig begrenzte, polygonale Ausnehmung 34 (4) bzw. Aufnahme aus, in welche ein das Mitnehmerelement 23a, 23b aufweisender Montageabschnitt 35 (5) formschlüssig aufgenommen werden kann. Mit anderen Worten sind die Mitnehmerelemente 23a, 23b und das Basiselement 30 über die zwischen den Montageabschnitten 31a, 31b, 35 hergestellten Formschlussverbindungen drehfest und lösbar miteinander verbunden (2, 3).
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Der Führungsabschnitt 33 umfasst, einen in eine Führung, insbesondere eine Umfangsnut der (nicht gezeigten) Schiebemuffe eingreifenden Führungskörper 36. Der Führungskörper 36 weist nach gezeigter Ausführung parallel zueinander ausgerichtete Führungslaschen 37 auf, die an ihren voneinander Seitenflächen Führungsflächen 38 ausbilden. Die Führungslaschen 37 sind vom Basiselement 30 in die gleiche Richtung abgewinkelt, insbesondere etwa rechtwinkelig abgebogen.
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In 5 ist eines der Mitnehmerelemente 23a, 23b zum Eingriff in eine Führung, insbesondere eine Umfangsnut der (nicht gezeigten) Schiebemuffe gezeigt. Das Mitnehmerelement 23a, 23b umfasst einen Führungsabschnitt 39, einen Anlageabschnitt 40, den Montageabschnitt 35 und den Führungszapfen 22. Der Führungsabschnitt 39 bildet einen in die Führung der (nicht gezeigten) Schiebemuffe eingreifenden Führungskörper 41 mit parallel zueinander verlaufenden Führungsflächen 42 aus. Der Anlageabschnitt 40 bildet einen Stützkörper 43 mit einer senkrecht zur Lagerachse 24 des Mitnehmerelementes 23a, 23b bzw. zum Lagerzapfen 22 verlaufenden Anlagefläche 44 für den Montageabschnitt 31a, 31b aus. Der Montageabschnitt 35 bildet einen an der Anlagefläche 44 mit einer zumindest der Wandstärke des Montageabschnittes 31a, 31b entsprechenden Breite vorragenden Absatz 45 aus. Der Absatz 45 ist ein Formkörper mit einer zumindest abschnittsweise zur Ausnehmung 34 komplementär ausgebildeten Umfangskontur und weist parallel zu den Führungsflächen 42 verlaufende erste Stützflächen 46 und diese verbindende zweite Stützflächen 47 auf. Der Führungszapfen 22 ist zylindrisch und besitzt eine Nut, in welcher der Sicherungsring 25 (1) gehalten ist.
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In 6 ist eine andere Ausführung für die drehfeste Verbindung zwischen den Montageabschnitten 31a, 31b des Basiselementes 30 und den Montageabschnitten 35 der Mitnehmerelemente 23a, 23b gezeigt. Das Basiselement 30 ist in den Montageabschnitten 3la, 31b wiederum mit nach dieser Ausführung nach einer Seite offenen Ausnehmungen 48 bzw. Aufnahme versehen. Die Montageabschnitte 31a, 31b sind gabelartig gestaltet. Die Ausnehmung 48 wird seitlich von zinkenartigen Vorsprüngen 49 begrenzt, welche im montierten Zustand des Basiselementes 30 den Montageabschnitt 35 des Mitnehmerelementes 23a, 23b seitlich umgreifen. Mit anderen Worten sind die Mitnehmerelemente 23a, 23b und das Basiselement 30 über Formschlussverbindungen drehfest miteinander verbunden. Zusätzlich können die Mitnehmerelemente 23a, 23b und das Basiselement 30 über durch Strahlschweißen, insbesondere Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen, zwischen den Montageabschnitten 31a, 31b, 35 hergestellte Fügenähte 50 miteinander verbunden sein. Die Fügenähte 50 können alternativ zu den Schweißnähten auch durch Klebe- oder Lötnähte gebildet sein.
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Nach einer in 7 gezeigten Ausführung für die drehfeste Verbindung zwischen den Montageabschnitten 31a, 31b des Basiselementes 30 und den Montageabschnitten 35 der Mitnehmerelemente 23a, 23b ist es auch möglich, dass das Basiselement 30 in den Montageabschnitten 31a, 31b keine Ausnehmungen aufweist, sondern jeweils eine parallel zur Stützflächen 47 verlaufende Anlagefläche 51. Im montierten Zustand des Basiselementes 30 sind die Stützflächen 47 und Anlageflächen 51 der Montageabschnitten 31a, 31b, 35 gegeneinander angelegt und in durch die aneinander gelegten, überlappenden Flächenabschnitte gebildeten Fügebereichen jeweils über durch Strahlschweißen, insbesondere Elektronenstrahlschweißen oder Laserschweißen, hergestellte Fügenähte 52 fest miteinander verbunden. Die Fügenähte 52 können alternativ zu den Schweißnähten auch durch Klebe- oder Lötnähte gebildet sein.
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Gemäß der Ausführung nach 8, ist die Formschlussverbindung zwischen den Montageabschnitten 31a, 31b des Basiselementes 30 und den Montageabschnitten 35 der Mitnehmerelemente 23a, 23b durch eine Rast- bzw. Schnappvorrichtung gebildet. Die Montageabschnitte 31a, 31b des Basiselementes 30 umfassen jeweils biegeelastische Haltearme 53, die an ihrem vorragenden Ende mit einer Rastnase 54 versehen sind und auf ihren einander zugewandten Innenseiten Anlageflächen 55 ausbilden. Im montierten Zustand des Basiselementes 30 hintergreifen die Rastnasen 54 die erste Stützfläche 47 und die Anlageflächen 55 liegen gegen die Stützflächen 46 an. Ferner umfassen die Montageabschnitte 31a, 31b des Basiselementes 30 jeweils Schultern 56, gegen die im montierten Zustand des Basiselementes 30 der Montageabschnitt 35 mit seiner zweiten Stützfläche 47 angelegt wird. Nach dieser Ausführung ist das Basiselement 30 einteilig aus Kunststoff, insbesondere mit Faserverstärkung hergestellt.
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In den 9 und 10 ist eine zweite Ausführung des Basiselementes 57 für das Schaltelement 1 gezeigt, welches aus einer Draht- oder Stabstruktur geformt ist. Die Mitnehmerelemente 23a, 23b und das Basiselement 57 bilden einen mehrteiligen Mitnehmerring. Das Basiselement 57 kann in den gegenüberliegenden Endbereichen Montageabschnitte 58a, 58b, einen sich zwischen diesen bogenförmig erstreckenden Zwischenabschnitt 59 sowie einen Führungsabschnitt 60 umfassen, wobei die jeweiligen Abschnitte mit Abstand parallel verlaufende Drähte oder Stäbe 61, 62 mit polygonalen oder runden Querschnitt sind. Wie gezeigt grenzen die Enden der Drähte 61, 62 im Montageabschnitt 58a, 58b derart aneinander und sind dergestalt zu einer Ausnehmung 63 bzw. Aufnahme umgeformt (gebogen), dass innerhalb der Ausnehmung 63 der Montageabschnitt 35 der Mitnehmerelemente 23a, 23b gehalten werden kann. Die Enden der Drähte 61, 62 können auch über eine stoffflüssige Fügeverbindung miteinander verbunden werden. Der Führungsabschnitt 60 umfasst, einen in eine Führung, insbesondere eine Umfangsnut der (nicht gezeigten) Schiebemuffe eingreifenden Führungskörper. Der Führungskörper weist nach gezeigter Ausführung jeweils von den Drähten oder Stäben 61, 62 parallel zueinander verlaufende und dergestalt umgeformte Führungsstücke 64 auf, dass diese an ihren voneinander abgewandten Seiten Führungsflächen ausbilden.
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Natürlich kann das Basiselement 57 auch ein Drahtgeflecht sein, wie in strichlierte Linien in 10 angedeutet.
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Das Basiselement 57 kann entweder durch ein einziges Drahtstück oder mehreren beispielsweise stoffflüssig miteinander verbunden Drahtstücken hergestellt werden.
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In den gemeinsam beschriebenen 11 und 12 ist ein Schaltelement 74 mit einer weiteren Ausführung für das Basiselement 75 in unterschiedlichen Ansichten gezeigt. Die Mitnehmerelemente 23a, 23b und das Basiselement 75 bilden einen mehrteiligen Mitnehmerring. Die Mitnehmerelemente 23a, 23b sind über das bandartig ausgebildete, einteilige Basiselement 75, insbesondere einen Verbindungsbügel, schwenkbeweglich, insbesondere drehfest miteinander verbunden. Die Mitnehmerelemente 23a, 23b und das Basiselement 75 sind voneinander getrennt hergestellt. Das Basiselement 75 ist nach gezeigter Ausführung ein spanlos hergestellter Stanz- und Umformteil aus Blech, insbesondere Stahlblech. Das Umformen erfolgt bevorzugt durch Kaltumformung. Die Wandstärke des vorzugsweise aus Stahlblech gestalteten Basiselementes 75 beträgt zwischen 0,5 mm und 3 mm, beispielsweise 2 mm.
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Das Basiselement 30 kann in den gegenüberliegenden Endbereichen Montageabschnitte 31a, 31b, einen sich zwischen diesen erstreckenden und mehrmals abgewinkelten Zwischenabschnitt 76 sowie einen Führungsabschnitt 77 umfassen. Die Montageabschnitte 31a, 31b bilden jeweils eine einseitig offene polygonale Ausnehmung 78 (12) bzw. Aufnahme aus, in welche ein das Mitnehmerelement 23a, 23b aufweisender Montageabschnitt 35 (5) formschlüssig aufgenommen werden kann. Die Montageabschnitte 31a, 31b des Basiselementes 75 umfassen jeweils biegesteif am Zwischenabschnitt 76 angeformte Haltearme 79, die an ihrem vorragenden Ende mit einem Vorsprung 80 versehen sind und auf ihren einander zugewandten Innenseiten erste Anlageflächen 81 ausbilden. Zwischen den Anlageflächen 81 erstreckt sich eine zweite Anlagefläche 82. Im montierten Zustand des Basiselementes 75 hintergreifen die Vorsprünge 80 die erste Stützfläche 47 und die Anlageflächen 81, 82 liegen gegen die Stützflächen 46, 47 an. Mit anderen Worten sind die Mitnehmerelemente 23a, 23b und das Basiselement 75 über die zwischen den Montageabschnitten 31a, 31b, 35 hergestellten Formschlussverbindungen drehfest und lösbar miteinander verbunden. Wie in 12 ersichtlich, sind die Montageabschnitte 31a, 31b gegenüber dem Zwischenabschnitt 76 breiter gestaltet.
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Wie in den Fig. nicht ersichtlich, ist auch von Vorteil, wenn eine Axialhöhe des Montageabschnittes 35 der Mitnehmerelemente 23a, 23b jeweils größer ist als eine Wandstärke des Basiselementes 75 in den Montageabschnitten 31a, 31b, womit während der Montage des Basiselementes 75 an den Montageabschnitten 35 eine besonders gute Führung zwischen dem Basiselement 75 und den Mitnehmerelementen 23a, 23b erreicht wird.
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Der Führungsabschnitt 77 umfasst, einen in eine Führung, insbesondere eine Umfangsnut der (nicht gezeigten) Schiebemuffe eingreifenden Führungskörper 83. Der Führungskörper 83 weist nach gezeigter Ausführung eine aus dem ebenen Führungsabschnitt 77 einstückig ausgeformte Führungslasche 84 auf, die an ihren voneinander Seitenflächen Führungsflächen 85 ausbilden. Der Führungsabschnitt 77 ist gegenüber dem Zwischenabschnitt breiter gestaltet.
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Auch ist in 11 in strichpunktierte Linien eine Führungsvorrichtung für Übertragungselemente 68, 69, 70, 71 (13) zur Übertragung einer Schaltbewegung eingetragen. Die Führungsvorrichtung ist am Trägerelement 3 zwischen dessen Endbereichen ausgebildet und umfasst zumindest zwei mit gegenseitigem Axialabstand radial zum Trägerelement 3 verlaufende Führungselemente 86 auf. Die Führungselemente 86 sind nach gezeigter Ausführung durch Scheiben gebildet, welche mit dem Trägerelement 3 fest verbunden werden, beispielswiese über eine stoffflüssige Fügeverbindung.
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In der
13 ist eine in der
AT 1327/2010 beschriebene und zum Gegenstand dieser Offenbarung gemachte Schaltvorrichtung
65 eines manuell schaltbaren Kraftfahrzeug-Wechselgetriebes gezeigt, welche mehrere Gangstufen aufweist und in dieser Ausführung für ein 5-Gang-Wechselgetriebe ausgebildet ist. Die Schaltvorrichtung
65 umfasst ein erstes Schaltelement
66 zur axialen Verschiebung einer (nicht gezeigten) ersten Schiebemuffe, ein zweites Schaltelement
67 zur axialen Verschiebung einer (nicht gezeigten) zweiten Schiebemuffe und die Schaltelemente
66,
67 gelenkig miteinander verbindende Übertragungselemente
68,
69,
70,
71 sowie eine Schalt- und Wählwelle
72. Mit dem ersten Schaltelement
66 und dem Übertragungselement
70 kann zwischen der ersten und zweiten Gangstufe gewechselt werden. Mit dem zweiten Schaltelement
67 und dem Übertragungselement
69 kann zwischen der dritten und vierten Gangstufe gewechselt werden. Mit dem Übertragungselement
68 kann eine fünfte Gangstufe und mit dem Übertragungselement
71 ein Rückwärtsgang (R) gewählt werden. Die Schalt- und Wählwelle
72 ist um ihre Längsachse drehbar (Schaltbewegung) und in axialer Richtung verschiebbar (Wählbewegung) in einem nicht dargestellten Getriebegehäuse gelagert und weist zumindest ein an diesem befestigtes Betätigungselement
73, insbesondere einen Schaltfinger auf. Die Übertragungselemente
68,
69,
70,
71 sind jeweils mit einer Ausnehmung versehen, welche zumindest abschnittsweise durch Sperr- und Schaltflächen begrenzt wird.
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Im Zusammenwirken mit dem Betätigungselement 73 kann wahlweise eines der Übertragungselemente 68, 69, 70, 71 mit einer Schaltkraft beaufschlagt werden, indem das Betätigungselement 73 vorerst durch eine Wählbewegung der Schalt- und Wählwelle 72 in axialer Richtung in eine mit einer der Ausnehmungen fluchtenden Wählebene verschoben und danach durch eine Schaltbewegung der Schalt- und Wählwelle 72 um ihre Längsachse gedreht wird. Dabei läuft das Betätigungselement 73 gegen eine der Schaltflächen eines Übertragungselementes 68, 69, 70, 71 auf und schaltet eine Gangstufe.
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Wie in dieser Fig. eingetragen, kann nun das Schaltelement 66 und/oder das Schaltelement 67 mit dem oben beschriebene Basiselement 30; 57; 75 ausgestattet werden.
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Wie aus den Fig. zu den unterschiedlichen Ausführungen ersichtlich, verlaufen die Verbindungsebenen zwischen dem linken Mitnehmerelement 23a und dem Basiselement 30; 57; 75 sowie dem rechten Mitnehmerelement 23b und dem Basiselement 30; 57; 75 parallel zur Anlagefläche 44 der Mitnehmerelemente 23a, 23b. Dabei verläuft die Anlagefläche 44 senkrecht zur Lagerachse 24 (Schwenkachse) der Mitnehmerelemente 23a, 23b. Vorzugsweise liegen die Montageabschnitte 31a, 31b des Basiselementes 30; 57; 75 jeweils gegen die Anlagefläche 44 der Mitnehmerelemente 23a, 23b an und somit wird eine axiale Positionierung des Basiselementes 30; 57; 75 gegenüber den Mitnehmerelementen 23a, 23b erreicht. Die radiale Positionierung des Basiselementes 30; 57; 75 gegenüber den Mitnehmerelementen 23a, 23b wird durch die Verbindung zwischen den Montageabschnitten 31a, 31b; 58a, 58b, 35 erreicht.
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Abschließend sei noch erwähnt, dass der Grundkörper nach einer anderen Ausführung auch durch einen Blechumformteil einteilig ausgebildet sein kann. Entgegen der gezeigten Ausführung kann das Schaltelement genauso gut durch eine Schaltgabel gestaltet sein, welche entweder axial verschiebbar auf einer ortsfesten Schaltachse gelagert ist, wie beispielsweise in der
AT 508 130 A4 offenbart, oder mit dieser fest verbunden und gemeinsam verschiebbar sein, wie beispielsweise aus der
DE 100 45 506 A1 offenbart. Gemäß dieser Ausführung ist die Schaltbewegung des Schaltelementes in Schaltrichtung eine lineare Schaltbewegung, wo hingegen bei den oben beschriebenen Schaltschwingen die Schaltbewegung in Schaltrichtung eine Schwenkbewegung ist.
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Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Schaltelementes 1 diese bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
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Vor allem können die einzelnen in den 1 bis 13 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltelement
- 2
- Grundkörper
- 3
- Trägerelement
- 4a, 4b
- Schaltwange
- 5
- Anlagefläche
- 6a, 6b
- Wandteil
- 7a, 7b
- Wandteil
- 8a, 8b
- Wandteil
- 9a, 9b
- Befestigungsaufnahme
- 10a, 10b
- Halterungsaufnahme
- 11
- Wandabschnitt
- 12
- Wandabschnitt
- 13
- Wandabschnitt
- 14
- Wandabschnitt
- 15a, 15b
- Lageraufnahme
- 16a, 16b
- Anlageabschnitt
- 17a, 17b
- Lasche
- 18a, 18b
- Halterung
- 19a, 19b
- Aufnahmefläche
- 20
- Fügenaht
- 21
- Aufnahmebohrung
- 22
- Lagerzapfen
- 23a, 23b
- Mitnehmerelement
- 24
- Lagerachse
- 25
- Sicherungsring
- 26
- Schaltrichtung
- 27
- Fügenaht
- 28
- Abstandsmaß
- 29
- Bezugsniveau
- 30
- Basiselement
- 31a, 31b
- Montageabschnitt
- 32
- Zwischenabschnitt
- 33
- Führungsabschnitt
- 34
- Ausnehmung
- 35
- Montageabschnitt
- 36
- Führungskörper
- 37
- Führungslasche
- 38
- Führungsfläche
- 39
- Führungsabschnitt
- 40
- Anlageabschnitt
- 41
- Führungskörper
- 42
- Führungsfläche
- 43
- Stützkörper
- 44
- Anlagefläche
- 45
- Absatz
- 46
- Stützfläche
- 47
- Stützfläche
- 48
- Ausnehmung
- 49
- Vorsprung
- 50
- Fügenaht
- 51
- Anlagefläche
- 52
- Fügenaht
- 53
- Haltearm
- 54
- Rastnase
- 55
- Anlagefläche
- 56
- Schulter
- 57
- Basiselement
- 58a, 58b
- Montageabschnitt
- 59
- Zwischenabschnitt
- 60
- Führungsabschnitt
- 61
- Draht oder Stab
- 62
- Draht oder Stab
- 63
- Ausnehmung
- 64
- Führungsstück
- 65
- Schaltvorrichtung
- 66
- Schaltelement
- 67
- Schaltelement
- 68
- Übertragungselement
- 69
- Übertragungselement
- 70
- Übertragungselement
- 71
- Übertragungselement
- 72
- Schalt- und Wählwelle
- 73
- Betätigungselement
- 74
- Schaltelement
- 75
- Basiselement
- 76
- Zwischenabschnitt
- 77
- Führungsabschnitt
- 78
- Ausnehmung
- 79
- Haltearm
- 80
- Vorsprung
- 81
- Anlagefläche
- 82
- Anlagefläche
- 83
- Führungskörper
- 84
- Führungslasche
- 85
- Führungsfläche
- 86
- Führungselement
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10360715 A1 [0003, 0005]
- DE 10045506 A1 [0003, 0077]
- DE 10123961 A1 [0005]
- DE 10202651 A1 [0005]
- DE 19901674 A1 [0005]
- DE 20321094 U1 [0005]
- DE 202009017006 U1 [0005]
- EP 0384158 B1 [0005]
- EP 878646 [0005]
- DE 102005035529 A1 [0005]
- EP 1746312 B1 [0005]
- EP 1686294 A1 [0006]
- AT 1327/2010 [0073]
- AT 508130 A4 [0077]
