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Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für Stellantriebe, insbesondere zur Ansteuerung von Ventilklappen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 9.
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Bei bekannten Schaltvorrichtungen sitzen auf der Schaltwelle axial übereinander die Schaltelemente, die mit einer exzentrischen Durchgangsöffnung für die Schaltwelle versehen sind. In den Öffnungen sitzen Zahnbuchsen, mit denen die Schaltelemente auf die mit einer in ihrer Achsrichtung verlaufenden Verzahnung der Schaltwelle in Eingriff sind. Mit den Schaltelementen werden Schaltsensoren betätigt, die zu gegebenen Zeitpunkten ein- bzw. ausgeschaltet werden müssen. Dementsprechend müssen die Schaltelemente relativ zueinander um die Achse der Schaltwelle so eingestellt werden, dass die Schaltelemente zu vorgegebenen Zeitpunkten die entsprechenden Schaltsensoren betätigen. Während des Einsatzes der Schaltvorrichtung ist es häufig erforderlich, die Schaltpunkte zu verändern. Hierzu müssen die entsprechenden Schaltelemente relativ zur Achse der Schaltwelle verstellt werden. Da die Schaltelemente jedoch über die Zahnbuchse in Eingriff mit der Schaltwelle sind, lassen sich die Schaltelemente relativ zur Schaltwelle nur dann verdrehen, wenn sie von der Schaltwelle abgenommen und in der neuen Lage auf die Schaltwelle aufgesteckt werden. Soll beispielsweise ein unteres Schaltelement verstellt werden, müssen die darüber befindlichen Schaltelemente zuvor von der Schaltwelle abgezogen werden, um die neue Schaltstellung einzustellen. Durch das Abziehen der anderen Schaltwellen geht jedoch deren Schaltlage relativ zur Schaltwelle verloren und müssen beim erneuten Aufstecken ebenfalls neu eingestellt werden. Auf diese Weise gestaltet sich die Einstellung der Schaltvorrichtung äußerst umständlich, zeitaufwändig und kostenintensiv. Die Einstellung dauert dabei umso länger, je mehr Schaltsensoren mit der Schaltwelle korrespondieren sollen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Schaltvorrichtung so auszubilden, dass kostengünstig, mit geringem Zeitaufwand und dennoch zuverlässig die Schaltelemente relativ zur Schaltwelle exakt eingestellt werden können, ohne dass die Schaltelemente für den Verstellvorgang von der Schaltwelle abgenommen werden müssen.
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Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Schaltvorrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 9 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung gemäß Anspruch 1 werden die Schaltelemente durch Zahnscheiben gebildet, die stirnseitig mit Verzahnungen versehen sind. Muss eine dieser Zahnscheiben neu eingestellt werden, muss lediglich der stirnseitige Verzahnungseingriff gelöst werden. Dann kann die entsprechende Zahnscheibe um die Achse der Schaltwelle in die gewünschte Lage gedreht werden. Ein Ausbau der anderen, nicht zu verstellenden Zahnscheiben ist nicht erforderlich. Dadurch ergibt sich eine besonders einfache, äußerst kostengünstige und sehr zeitsparende Einstellung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung. Insbesondere können die Zahnscheiben jederzeit nachträglich unabhängig voneinander einfach verstellt werden, indem der Verzahnungseingriff aufgehoben und die Zahnscheibe in gewünschtem Maße verdreht wird.
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Die Schaltvorrichtung ist ein Gesamtgerät, das als Einheit auf den Stellantrieb aufgesetzt wird. Vorteilhaft erfolgt die Verbindung zwischen dem Stellantrieb und der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung über eine Art Kupplung, so dass ein problemloser Anschluss der Schaltvorrichtung an den Stellantrieb gewährleistet ist.
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Die Verzahnungen der Zahnscheiben können plane Stirnradverzahnungen sein, die in Radialebenen der Schaltvorrichtung liegen. Um die Zahnscheiben relativ zueinander zu verdrehen, ist nur ein kurzer axialer Verstellungsweg erforderlich, um die jeweilige Zahnscheibe außer Eingriff mit der Schaltwelle und/oder der benachbarten Zahnscheibe zu bringen. Dann lässt sich diese Zahnscheibe in die neue Lage verdrehen, ohne dass die anderen Zahnscheiben hierbei mitgenommen werden. Es ist anschließend nur ein kurzer Axialweg erforderlich, um über den Verzahnungseingriff mit der Schaltwelle und den anderen Zahnscheiben den Formschluss wieder herzustellen.
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Die Verzahnungen können auch Kegelradverzahnungen sein, wodurch sich eine besonders kompakte Ausbildung der Schaltvorrichtung ergibt. Die Kegelradverzahnungen liegen auf Kegelflächen der entsprechenden Zahnscheiben. Auch in diesem Falle ist nur ein kurzer axialer Verstellweg erforderlich, um den Verzahnungseingriff aufzuheben bzw. ihn wieder herzustellen.
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Eine besonders einfache Verstellung ergibt sich, wenn wenigstens eine der Zahnscheiben unter einer Axialkraft steht. Sie sorgt dafür, dass die Eingriffsstellung einfach aufgehoben wird, wenn eine der Zahnscheiben in eine neue Lage verdreht werden soll.
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Um die Axialkraft der Zahnscheibe in besonders einfacher Weise zu erzielen, ist wenigstens eine der Zahnscheiben mit wenigstens einem Druckelement versehen.
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Vorteilhaft ist dieses Druckelement ein elastisch verformbarer, an der Zahnscheibe vorgesehener Federarm. Er lässt sich in der eingestellten Lage der Zahnscheiben elastisch verformen, so dass der Verzahnungseingriff durch den Federarm nicht beeinträchtigt wird. Wird der Verzahnungseingriff aufgehoben, dann sorgt der elastisch verformte Federarm dafür, dass der Verzahnungseingriff aufgehoben wird. Der Federweg dieses Federarmes ist hierbei so vorgesehen, dass der Verzahnungseingriff zuverlässig aufgehoben wird, so dass die entsprechende Zahnscheibe in die gewünschte Lage gedreht werden kann.
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Das Druckelement kann auch durch eine Druckfeder oder ein anderes geeignetes Druckelement gebildet sein, mit dem die Axialkraft ausgeübt werden kann.
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Die Schaltwelle ist ebenfalls vorteilhaft mit einer stirnseitigen Verzahnung versehen, die eine plane Stirnradverzahnung oder auch eine Kegelradverzahnung sein kann. In diese Verzahnung greift die stirnseitige Verzahnung der benachbarten Zahnscheibe ein, die auf diese Weise drehfest mit der Schaltwelle verbunden werden kann. Da die anderen Zahnscheiben ebenfalls miteinander in Eingriff sind, wird auf diese Weise gewährleistet, dass sämtliche Zahnscheiben formschlüssig und damit drehfest mit der Schaltwelle verbunden sind.
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Um einen zuverlässigen Eingriff der Zahnscheiben mit der Schaltwelle zu gewährleisten, liegen vorteilhaft die Zahnscheiben zwischen dieser stirnseitigen Verzahnung der Schaltwelle und einem Druckstück. Mit ihm können die Zahnscheiben gegeneinander gedrückt und mit der stirnseitigen Verzahnung der Schaltwelle in Eingriff gebracht werden.
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Das Druckstück ist vorteilhaft drehfest mit der Schaltwelle verbunden, so dass es keine Kräfte in Umfangsrichtung auf die Federscheiben ausübt, die zu einem ungewollten Verdrehen der Zahnscheiben führen würden. Das Druckstück ist lediglich axial verschieblich mit der Schaltwelle verbunden. Dadurch können die Zahnscheiben über das Druckstück axial gegeneinander sowie gegen die stirnseitige Verzahnung der Schaltwelle verschoben werden.
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Die Zahnscheiben lassen sich besonders einfach miteinander in Eingriff bringen, wenn auf die Schaltwelle ein Verschlussstück schraubbar ist, mit dem die Zahnscheiben über das Druckstück in Eingriff miteinander und mit der Schaltwelle gebracht werden können. Durch eine geringe Drehbewegung des Verschlussstückes ist es somit sehr einfach möglich, die Zahnscheiben miteinander und mit der Schaltwelle in Eingriff zu bringen bzw. den Verzahnungseingriff aufzuheben. Dies trägt zur besonders einfachen sowie zeit- und kostensparenden Einstellung der Schaltvorrichtung bei.
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Von Vorteil ist es hierbei, wenn das Verschlussstück durch ein Sicherungselement gegen Verdrehen gesichert ist. Dadurch wird verhindert, dass das Verschlussstück versehentlich im Betrieb in Richtung auf die Freigabestellung verdreht wird. Vorteilhaft hierbei ist, wenn das Sicherungselement seinerseits drehfest mit dem Druckstück verbunden ist. Da das Druckstück vorteilhaft drehfest mit der Schaltwelle verbunden ist, wird somit zuverlässig gewährleistet, dass das Verschlussstück nicht unbeabsichtigt, beispielsweise durch Vibrationen der Schaltvorrichtung, in Richtung auf seine Löse- bzw. Freigabestellung verdreht wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung gemäß Anspruch 9 sind die die Schaltelemente bildenden Zahnscheiben mit einer Innenverzahnung versehen. In sie greift wenigstens ein schaltwellenseitig vorgesehenes Zahnelement ein. In der Verschlussstellung greift das Zahnelement vorzugsweise unter Kraft in die Innenverzahnung der Zahnscheiben ein. Anstelle der Kraftbeaufschlagung reicht es auch aus, dass das Zahnelement in der Eingriffsstellung gesichert ist. In beiden Fällen wird sichergestellt, dass der Formschluss durch Zahneingriff nicht versehentlich gelöst wird, was ein ungewolltes Verdrehen der jeweiligen Zahnscheibe zur Folge hätte. Die Anordnung ist so getroffen, dass das Zahnelement in der Freigabestellung beim Verdrehen der entsprechenden Zahnscheibe ein Überratschen durch deren Innenverzahnung erlaubt. Darum muss die Zahnscheibe, wenn sie in eine neue Position verstellt werden muss, nicht von der Schaltwelle abgenommen werden. Dies hat den Vorteil, dass die nicht zu verstellenden Zahnscheiben ihre Position auf der Schaltwelle beibehalten und nur die zu verstellende Zahnscheibe in die neue Schaltposition gedreht werden muss. Die Umstellung der Schaltvorrichtung lässt sich somit zuverlässig und mit geringem Zeitaufwand durchführen.
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Vorteilhaft ist das Zahnelement an wenigstens einem federnden Arm vorgesehen, der an der Schaltwelle angeordnet ist. Der federnde Arm ermöglicht in einfacher Weise das Überratschen durch die Innenverzahnung, wenn die entsprechende Zahnscheibe verstellt werden muss. Darüber hinaus stellt der federnde Arm auch in der Freigabestellung sicher, dass das Zahnelement in die Innenverzahnung der Zahnscheiben eingreift und diese auch in der Freigabestellung gegen unbeabsichtigtes Verdrehen sichert.
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Bevorzugt wird das Zahnelement durch wenigstens ein Verschlusselement in der Verschlussstellung gegen Zurückfedern gesichert. Das Verschlusselement verhindert somit, dass die Zahnscheibe unbeabsichtigt gedreht werden kann, weil durch das Verschlusselement ein Überratschen des Zahnelementes durch die Innenverzahnung der Zahnscheiben verhindert wird.
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Das Verschlusselement ist bei einer bevorzugten Ausführungsform Teil wenigstens eines Druckstückes, mit dem gleichzeitig auch die Zahnscheiben axial gegeneinander gedrückt werden. Diese Axialkraft wird vom Druckstück dann aufgebracht, wenn sich das Verschlusselement in der Verschlussstellung befindet, in der es ein Überratschen der Zähne des Zahnelementes durch die Innenverzahnung der jeweiligen Zahnscheibe verhindert. Das Druckstück hat somit zwei Funktionen in der Verschlussstellung, nämlich mit dem Verschlusselement ein Rückfedern des Zahnelementes zu verhindern, um den Formschluss zwischen dem Zahnelement und der Innenverzahnung der jeweiligen Zahnscheibe zu gewährleisten, und gleichzeitig die Zahnscheiben aneinander zu drücken.
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Das Druckstück ist vorteilhaft mit wenigstens einem Führungsteil versehen, der mit wenigstens einer Führung der Schaltwelle zusammenwirkt. Auf diese Weise lässt sich das Druckstück einwandfrei gegenüber der Schaltwelle begrenzt drehen, um das Verschlusselement in die Verschlussstellung oder in die Freigabestellung zu bringen und um die Zahnscheiben mit Druck zu belasten bzw. zum Verstellen der Zahnscheiben vom Druck zu entlasten.
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Eine gute Führung ergibt sich insbesondere dann, wenn die Führung der Schaltwelle eine Kulissenführung ist, in die der Führungsteil des Druckstückes eingreift. Mit Hilfe der Kulissenführung lässt sich das Druckstück sowohl in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung begrenzt gegenüber der Schaltwelle verstellen. Durch die Drehbewegung des Druckstückes in Umfangsrichtung kann der Axialdruck auf die Zahnscheibe aufgebracht bzw. die Druckbeanspruchung aufgehoben und gleichzeitig das Verschlusselement entweder in die Verschlussstellung oder in die Freigabestellung gebracht werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Erfindung wird anhand dreier in den Zeichnungen näher dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen
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1 in Explosivdarstellung eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung,
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2 in einer anderen Ansicht in Explosivdarstellung die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung gemäß 1,
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3 eine Draufsicht auf eine Einrichtung mit drei übereinander angeordneten Schaltern und einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung,
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4 eine Draufsicht auf eine Einrichtung mit drei nebeneinander angeordneten Schaltern, die durch eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung betätigt werden,
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5 die Einrichtung gemäß 3 in perspektivischer Darstellung,
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6 die Einrichtung gemäß 4 in perspektivischer Darstellung,
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7 in vergrößerter Darstellung und im Schnitt die Verrastung einer Haube der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung,
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8 in perspektivischer Darstellung und im Axialschnitt die Verrastung der Haube entsprechend 7,
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9 im Radialschnitt die Verbindung der Haube mit einem Drehverschluss der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung,
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10 in perspektivischer Darstellung eine Zahnscheibe der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung,
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11 eine Draufsicht auf die Zahnscheibe gemäß 10,
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12 in Explosivdarstellung eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung,
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13 in perspektivischer Darstellung eine Zahnscheibe der Schaltvorrichtung gemäß 12,
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14 die Zahnscheibe gemäß 13 in einer anderen perspektivischen Darstellung,
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15 in Explosivdarstellung und teilweise im Schnitt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung,
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16 eine Draufsicht auf eine Einrichtung mit nebeneinander sowie teilweise übereinander angeordneten Schaltern, die durch die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung gemäß 15 betätigt werden,
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17 die Einrichtung gemäß 16 in perspektivischer Darstellungen,
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18 in perspektivischer Darstellung ein Druckstück sowie eine Schaltwelle der Schaltvorrichtung gemäß 15,
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19 das Druckstück gemäß 18 in perspektivischer Darstellung,
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20 das Druckstück gemäß 19 mit aufgesetzter Haube in teilweise geschnittener Darstellung,
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21 einen Axialschnitt durch die Haube und das Druckstück gemäß 20, das eine erste Drehlage einnimmt,
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22 in einer Darstellung entsprechend 21 das Druckstück in einer zweiten Drehlage,
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23 eine Zahnscheibe der Schaltvorrichtung gemäß 15 in perspektivischer Darstellung,
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24 in vergrößerter Darstellung einen Teil der Zahnscheibe gemäß 23,
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25 und 26 in Darstellungen entsprechend den 23 und 24 eine weitere Ausführungsform einer Zahnscheibe der Schaltvorrichtung gemäß 15,
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27 einen Radialschnitt durch die Schaltwelle der Schaltvorrichtung gemäß 15 mit einem kurzen Federarm, das durch ein Feststellelement in Verschlussstellung gehalten ist,
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28 die Anordnung gemäß 27 in perspektivischer Darstellung,
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29 und 30 in Darstellungen entsprechend den 27 und 28 das Feststellelement in Freigabestellung,
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31 die Schaltwelle der Schaltvorrichtung gemäß 15 mit einem langen Federarm, der durch ein Feststellelement in Verschlussstellung gehalten wird, im Radialschnitt,
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32 die Anordnung gemäß 31 in perspektivischer Darstellung,
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33 und 34 in Darstellungen entsprechend den 31 und 32 das Feststellelement in Freigabestellung.
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Die Schaltvorrichtung dient dazu, Schalter in einer Einrichtung in gewünschtem Maße zu betätigen. Die Schaltvorrichtung wird beispielsweise bei Grenzwertgebern eingesetzt und hat die Aufgabe, Anfangs- bzw. Endstellungen einer Welle mit Hilfe von Schaltsensoren zu begrenzen. Die Schaltvorrichtung ist hierzu mit Zahnscheiben versehen, die relativ zueinander verdrehbar sind, um die Schaltsensoren im gewünschten Maße zu betätigen.
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Die Schaltvorrichtung hat eine Schaltwelle 1 mit einer zentralen Vertiefung 2, die ein Ende einer Antriebswelle 3 aufnimmt. Sie ist Teil eines Stellantriebes, mit dem die Schaltvorrichtung um ihre Achse gedreht werden kann.
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Die Antriebswelle 3 ist in Drehrichtung formschlüssig mit der Schaltwelle 1 verbunden. Im Ausführungsbeispiel erfolgt diese Formschlussverbindung beispielhaft durch einen Mitnehmerzapfen 4, der an der Schaltwelle 1 vorgesehen ist und in die Vertiefung 2 ragt.
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Die Schaltwelle 1 hat einen zylindrischen Abschnitt 5, auf den Zahnscheiben 6, 7, 8 gesteckt werden. An die Stirnseite des zylindrischen Abschnittes 5 der Schaltwelle 1 schließt ein Gewindeteil 9 an, auf den ein Verschlussstück 10 geschraubt wird.
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Der zylindrische Abschnitt 5 der Schaltwelle 1 steht axial und zentrisch von einem Bund 11 ab, der von einer axial versetzten Stirnverzahnung 12 umgeben ist. In sie greift eine Stirnverzahnung 13 der Zahnscheibe 6 in montiertem Zustand ein. Die Stirnverzahnung 12 der Schaltwelle 1 ist durch die Stirnseite eines Endabschnittes 14 der Schaltwelle 1 gebildet, der im Ausführungsbeispiel aus drei im Durchmesser abgesetzten Teilen besteht.
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Der zylindrische Abschnitt 5 der Schaltwelle 1 ist an seinem Umfang mit wenigstens einer, im Ausführungsbeispiel mit vier um 90° gegeneinander versetzten, axial verlaufenden Nuten 15 versehen, in die axial verlaufende Rippen 16 eines Druckstückes 17 eingreifen. Es ist ringförmig ausgebildet und weist an seiner Innenseite die axial verlaufenden Rippen 16 auf. An der Außenseite ist das Druckstück 17 mit axial verlaufenden Vertiefungen 18 versehen, die in die dem Verschlussstück 10 zugewandte Stirnseite 17' münden. Über die Rippen 16 ist in montierter Lage das Druckstück 17 drehfest mit der Schaltwelle 1 verbunden.
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Die Zahnscheibe 6, die über ihre Stirnverzahnung 13 drehfest mit der Stirnverzahnung 12 der Schaltwelle 1 zu verbinden ist, ist an ihrer anderen Stirnseite mit einer weiteren Stirnverzahnung 19 versehen. Wie die 10 und 11 zeigen, stehen von der Innenseite 20 der Zahnscheibe 6 über den Umfang verteilt wenigstens zwei, im Ausführungsbeispiel drei Vorsprünge 21 radial vor, deren Stirnseiten 22 auf einem gemeinsamen Durchmesser liegen. In montierter Lage liegen die Vorsprünge 21 mit diesen Stirnseiten 22 am zylindrischen Abschnitt 5 der Schaltwelle 1 an.
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Von den Vorsprüngen 21 stehen Federarme 23 ab, die sich mit Abstand zur Innenseite 20 der Zahnscheibe 6 in Umfangsrichtung der Zahnscheibe erstrecken und mit Abstand vom jeweils benachbarten Vorsprung 21 enden. In Draufsicht gemäß 11 gesehen, liegen die Innenseiten 24 der Federarme 23 auf dem gleichen Durchmesser wie die Stirnseiten 22 der Vorsprünge 21. Die Federarme 23 sind vorteilhaft gleich lang und erstrecken sich von den zugehörigen Vorsprüngen 21 aus schräg aufwärts in Richtung auf die mittlere Zahnscheibe 7 (1). Im zusammengebauten Zustand, in dem die Zahnscheiben 6 bis 8 aneinander liegen, sind die Federarme 23 elastisch verformt und liegen unter Vorspannung an einem Innenring 25 der mittleren Zahnscheibe 7 an (1 und 2). Der Innendurchmesser dieses scheibenförmigen Innenringes 25 entspricht dem Durchmesser des zylindrischen Abschnittes 5 der Schaltwelle 1.
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Die Zahnscheibe 6 ist am Umfang mit einem axial verlaufenden Betätigungsarm 26 versehen, mit dem in noch zu beschreibender Weise ein Schaltnocken betätigt wird. Der Betätigungsarm 26 erstreckt sich axial in Richtung auf das untere Ende der Schaltwelle 1. Wie aus den 1 und 2 hervorgeht, steht der Betätigungsarm 26 von einem Anschlussstück 27 ab, das an der Außenseite der Zahnscheibe 7 vorgesehen ist. Durch das Anschlussstück 27 liegt der Betätigungsarm 26 mit Abstand von der Außenseite der Zahnscheibe 7.
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Auch die Zahnscheibe 6 ist mit einem Betätigungsarm 28 versehen, der sich axial erstreckt und über ein Anschlussstück 29 mit der Zahnscheibe 6 verbunden ist. Aufgrund dieses Anschlussstückes 29 hat der Betätigungsarm 28 ebenfalls radialen Abstand vom Umfang der Zahnscheibe 6. Dieser radiale Abstand ist kleiner als der radiale Abstand, den der Betätigungsarm 26 vom Umfang der Zahnscheibe 7 hat, so dass der Betätigungsarm 26 bei einer Relativverdrehung zwischen den Zahnscheiben 6 und 7 am Betätigungsarm 28 vorbeibewegt werden kann.
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Die obere Zahnscheibe 8 schließlich ist ebenfalls mit einem axial sich erstreckenden Betätigungsarm 30 versehen, der ebenfalls über ein Anschlussstück 31 am Umfang der Zahnscheibe 8 befestigt ist. Der radiale Abstand zwischen dem Betätigungsarm 30 und dem Umfang der Zahnscheibe 8 ist größer als der Abstand, den der Betätigungsarm 26 vom Umfang der Zahnscheibe 7 hat. Dadurch kann der Betätigungsarm 30 am Betätigungsarm 26 vorbeibewegt werden, wenn die Zahnscheiben 7, 8 relativ zueinander gedreht werden.
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An der Innenseite der Zahnscheibe 8 befinden sich ebenfalls Federarme 32, die gleich ausgebildet und an der Zahnscheibe vorgesehen sind wie die Federarme 23 der Zahnscheibe 6. Die Federarme 32 sind lediglich so angeordnet, dass sie in Richtung auf die mittlere Zahnscheibe 7 ragen. Bei montierter Schaltvorrichtung liegen die Federarme 32 unter elastischer Vorspannung am Innenring 25 der mittleren Zahnscheibe 7 an.
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Die Zahnscheibe 7 ist an beiden Stirnseiten mit jeweils einer Stirnverzahnung 33, 34 versehen. Auch die obere Zahnscheibe 8 weist an beiden Stirnseiten jeweils eine Stirnverzahnung 35, 36 auf.
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Die Zahnscheiben 6 bis 8 liegen zwischen dem Endabschnitt 14 der Schaltwelle 1 und dem Druckstück 17. Mit ihm werden die Zahnscheiben 6 bis 8 so gegeneinander gedrückt, dass sie mit ihren Stirnverzahnungen ineinander greifen und dadurch in Drehrichtung unverdrehbar miteinander verbunden sind. Das Druckstück 17 ist als Ring ausgebildet, der an seiner der Zahnscheibe 8 zugewandten Stirnseite mit einer Stirnverzahnung 37 versehen ist. Sie greift bei montierter Schaltvorrichtung in die Stirnverzahnung 36 der Zahnscheibe 8 ein. Das Druckstück 17 sitzt auf dem zylindrischen Abschnitt 5 der Schaltwelle 1. Mit dem Verschlussstück 10, das auf den Gewindeteil 9 der Schaltwelle 1 geschraubt wird, wird das Druckstück so weit axial verschoben, dass die Zahnscheiben 6 bis 8 mit ihren Stirnverzahnungen ineinander greifen. Die Federarme 23, 32 werden elastisch so zusammengedrückt, dass der Eingriff der Stirnverzahnungen möglich ist.
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Das Verschlussstück 10 wird von einer Haube 38 abgedeckt, die beispielhaft halbkugelförmig gestaltet ist und über ihre Stirnseite vorstehende Rasthaken 39 aufweist, die in die außenseitig am Druckstück 17 vorgesehenen Vertiefungen 18 des Druckstückes 17 eingreift. Die Vertiefungen 18 sind mit rippenartigen, in Umfangsrichtung des Druckstückes 17 verlaufenden Vorsprüngen 40 versehen (7 und 8), die von rippenartigen Vorsprüngen 41 an der Innenseite der Rasthaken 39 in montierter Lage übergriffen werden (7).
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Das Verschlussstück 10 ist außenseitig mit diametral einander gegenüberliegenden vorstehenden Stegen 42 versehen, die bei montierter Schaltvorrichtung zwischen jeweils zwei radial nach innen vorstehenden Rippen 43 der Haube 38 liegen (9). Die Rippen 43 sind über den Innenumfang der Haube 38 verteilt angeordnet (8 und 9).
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Die Zahnscheiben 6 bis 8 mit den Betätigungsarmen 26, 28, 30 und den Anschlussstücken 27, 29, 31 sowie dem Innenring 25 bzw. den Federarmen 23, 32 sind vorteilhaft einstückig ausgebildet. Sämtliche Einzelteile der Schaltvorrichtung bestehen vorteilhaft aus Kunststoff, wie etwa POM, PA, PC und dergleichen.
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Die Schaltvorrichtung lässt sich aus den beschriebenen Bauteilen sehr einfach montieren. Auf den zylindrischen Abschnitt 5 der Schaltwelle 1 werden die Zahnscheiben 6 bis 8 aufgeschoben. Auf diese wiederum wird das Druckstück 17 aufgesetzt, das mit den innenseitigen Rippen 16 in die außenseitigen Nuten 15 des Abschnittes 5 der Schaltwelle 1 eingreift. Das Verschlussstück 10 wird auf den Gewindeteil 9 der Schaltwelle 1 geschraubt, wodurch über das Druckstück 17 die Zahnscheiben 6 bis 8 gegeneinander gedrückt werden. Die unterste Zahnscheibe 6 gelangt hierbei mit ihrer Stirnverzahnung 13 in Eingriff mit der Stirnverzahnung 12 der Schaltwelle 1. Die Federarme 23, 32 werden so elastisch zusammengedrückt, dass die Zahnscheiben 6 bis 8 mit ihren stirnseitigen Verzahnungen miteinander in Eingriff sind. Das Druckstück 17 wird beim Aufschrauben des Verschlussstückes 10 mittels seiner Stirnverzahnung 37 in Eingriff mit der Stirnverzahnung 36 der oberen Zahnscheibe 8 gebracht.
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Die Haube 38 wird abschließend aufgesetzt und mit ihren Rasthaken 39 rastend mit dem Druckstück 17 verbunden. Die Haube 38 dient vorteilhaft als Schaltstellungsanzeige. Beispielhaft weist die Haube 38 auf ihrer Außenseite unterschiedlich eingefärbte Felder auf, mit denen die jeweilige Schaltstellung angezeigt werden kann.
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Da die Bauteile der Schaltvorrichtung über ihre Stirnverzahnungen drehfest miteinander verbunden sind, können die Teile, insbesondere die Zahnscheiben 6 bis 8, nicht ungewollt relativ zueinander verdreht werden.
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Bei der Montage der Schaltvorrichtung müssen die Zahnscheiben 6 bis 8 so auf die Schaltwelle 1 aufgesteckt werden, dass ihre Betätigungsarme 26, 28, 30 bei einer Drehung der gesamten Schaltwelle 1 den für den jeweiligen Betätigungsarm vorgesehenen Schaltsensor zum richtigen Zeitpunkt ein- bzw. ausschalten. Dementsprechend werden die Zahnscheiben 6 bis 8 vor dem Aufschrauben des Verschlussstückes 10 in ihre jeweilige Einstelllage gebracht. Durch Verdrehen des Verschlussstückes 10 werden die so eingestellten Zahnscheiben 6 bis 8 über ihre Stirnverzahnungen drehfest miteinander verbunden.
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Die 3 bis 6 zeigen beispielhaft zwei Einsatzmöglichkeiten der beschriebenen Schaltvorrichtung. Bei der Schaltvorrichtung gemäß den 3 und 5 werden mit den Betätigungsarmen 26, 28, 30 übereinander angeordnete Schaltsensoren 44 bis 46 betätigt. Die Betätigungsarme sind über den Umfang der Schaltvorrichtung versetzt zueinander angeordnet, so dass die Schaltsensoren in gewünschtem Maße ein- bzw. ausgeschaltet werden. Da die Schaltsensoren 44 bis 46 aufeinander gesetzt sind, sind die Betätigungsarme 26, 28, 30 relativ kurz ausgebildet, so dass sie nur die ihnen zugeordneten Schaltkontakte 47 bis 49 der Schaltsensoren 44 bis 46 betätigen. Die Betätigungsarme müssen hierbei nicht in die gleiche Richtung weisen, sondern können, wie dies beispielhaft für den Betätigungsarm 30 dargestellt ist, auch entgegengesetzt zueinander verlaufend vorgesehen sein. Dies hängt von der Lage und Zuordnung der Schaltkontakte 47 bis 49 zu den Betätigungsarmen 26, 28, 30 ab.
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Beim Ausführungsbeispiel nach den 4 und 6 sind die Schaltsensoren 44 bis 46 nicht übereinander angeordnet, sondern über den Umfang der Schaltvorrichtung verteilt auf einer Trägerplatte 50 vorgesehen. Die Schaltkontakte 47 bis 49 liegen somit auf gleicher Höhe. Dementsprechend sind die Betätigungsarme 26, 28, 30 der Schaltvorrichtung unterschiedlich lang, damit sie die Schaltkontakte 47 bis 49 betätigen können. Damit in diesem Falle die Zahnscheiben 6 bis 8 in jede Relativlage zueinander gedreht werden können, haben die Betätigungsarme, wie anhand der 1 und 2 im Einzelnen erläutert worden ist, unterschiedlichen radialen Abstand von der zugehörigen Zahnscheibe, so dass die Betätigungsarme aneinander vorbei bewegt werden können.
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Beim Ausführungsbeispiel nach den 3 und 5 müssen die Betätigungsarme 26, 28, 30 nicht unterschiedlichen radialen Abstand von der Zahnscheibe 6 bis 8 haben, da die Betätigungsarme verhältnismäßig kurz sind bzw. so relativ zueinander angeordnet werden können, dass sie nicht bis zum benachbarten Betätigungsarm bzw. zum zugehörigen Anschlussstück reichen.
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Der Gewindeteil 9 und das Verschlussstück 10 sind vorteilhaft so ausgebildet, dass nach einer nur geringen Drehbewegung, beispielsweise nach nur einer Umdrehung, die Zahnscheiben 6 bis 8 miteinander sowie mit der Stirnverzahnung 12 der Schaltwelle 1 und der Stirnverzahnung 37 des Druckstückes 17 in Eingriff gebracht werden können. Zum Justieren der Zahnscheiben 6 bis 8 muss das Verschlussstück 10 darum nur etwa um eine Umdrehung aufgedreht werden. Hierbei bewegen sich die Zahnscheiben 6 bis 8 axial voneinander weg, wodurch die über den Verzahnungseingriff bewirkte Formschlussverbindung zwischen den Zahnscheiben aufgehoben wird. Für diese axiale Lösebewegung sind die Federarme 23, 32 vorgesehen. Sie sind so an den Zahnscheiben 6, 8 vorgesehen, dass sie einen vorgegebenen Federweg haben und so gewährleisten, dass die Formschlussverbindung zwischen den Zahnscheiben zuverlässig aufgehoben wird. Dann kann jede Zahnscheiben 6 bis 8, ohne dass die anderen Zahnscheiben ausgebaut werden müssen, in die gewünschte Schaltposition ihres jeweiligen Betätigungsarmes gedreht werden.
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Beim Lösen durch Zurückdrehen des Verschlussstückes 10 bleiben die obere und die untere Zahnscheibe 6, 8 zunächst in ihrer Eingriffsstellung mit der Schaltwelle 1 sowie dem Druckstück 17. Werden diese Zahnscheiben 6 bzw. 8 jedoch gedreht, springen sie durch die Kraft der Federarme 23, 32 aus ihrer jeweiligen Verrastung, so dass sie in die gewünschte neue Stellung verdreht werden können. Sobald die Zahnscheiben 6 bis 8 ihre vorgesehene Drehposition erreicht haben, wird das Verschlussstück 10 zurückgedreht und die Zahnscheiben 6 bis 8 in der beschriebenen Weise verrastet. Damit die Betätigungsarme 26, 28, 30 in verhältnismäßig kleinen Schritten gedreht werden können, haben die Zähne der Stirnverzahnungen nur sehr geringe Zahnbreiten.
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Die mittlere Zahnscheibe 7 sitzt vorteilhaft mit Reibung auf dem Abschnitt 5 der Schaltwelle 1. Die Reibkraft ist hierbei größer als die Reibkraft, die zwischen der mittleren Zahnscheibe 7 und den Federarmen 23, 32 der benachbarten Zahnscheiben 6 und 8 besteht. Diese Reibkraft zwischen der mittleren Zahnscheibe 7 und der Schaltwelle 1 wird durch entsprechende Dimensionierung des Innendurchmessers des Innenringes 25 erreicht. Anstelle eines Innenringes 25 kann die mittlere Zahnscheibe 7 auch innenseitige Erhöhungen bzw. Vorsprünge aufweisen, die über den Innenumfang der Zahnscheibe 7 verteilt angeordnet sind.
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Der beschriebene Reibschluss zwischen der mittleren Zahnscheibe 7 und der Schaltwelle 1 kann auch auf jede andere geeignete Weise hergestellt werden.
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Anstelle der Federarme 23, 32 zur Erzeugung der axial wirkenden Kraft können auch andere axial wirkende Federelemente, beispielsweise Druckfedern, eingesetzt werden. Es ist auch möglich, die Zahnscheibe selbst zumindest teilweise axial nachgiebig zu gestalten. Dann wird die Zahnscheibe beim Zusammenpressen mittels des Druckstückes 17 und des Verschlussstückes 10 axial elastisch zusammengedrückt, wodurch eine entsprechende axial wirkende Kraft wirkt, die beim Lösen der Verspannung dafür sorgt, dass die Verrastung aufgehoben bzw. leicht überwunden werden kann.
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Im beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Federarme 23, 32 an der oberen und der unteren Zahnscheibe 6 und 8 vorgesehen. Um die beschriebene Aufhebung der Formschlussverbindung zu erreichen, reicht es aus, wenn nur an wenigstens einer der Zahnscheiben die Federarme vorgesehen sind. Je nach Ausbildung der Schaltvorrichtung können eine oder mehrere der Zahnscheiben dauerhaft drehfest mit der Schaltwelle 1 verbunden werden. Eine solche Ausführungsform ist beispielsweise dann möglich, wenn nur ein Betätigungsarm in Umfangsrichtung verstellbar sein muss, um einen Ein- und Ausschaltzeitpunkt festzulegen.
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Die Haube 38 ist im Ausführungsbeispiel als Fernstellungsanzeige mit unterschiedlicher Farb- und Stellungsanzeige ausgebildet. Wie sich aus den 3 und 4 ergibt, sind diese Farb- und Stellungsanzeigen im 90°-Raster auf der Haube vorgesehen. Mit Hilfe der Rasthaken 39, die im Ausführungsbeispiel um 90° versetzt zueinander vorgesehen sind, kann die Haube 38 dementsprechend im 90°-Raster auf das Druckstück 17 aufgesetzt und im 90°-Raster für die unterschiedlichen Funktionsanzeigen aufgesteckt werden. Die Haube 38 dient darüber hinaus auch als Aufdrehsicherung für das Verschlussstück 10, dessen Stege 42 zwischen die innenseitigen Rippen 43 der Haube 38 ragen, die ihrerseits drehfest über die Rasthaken 39 mit dem Druckstück 17 verbunden ist. Das Verschlussstück 10 lässt sich somit nicht unbeabsichtigt in die Offenstellung verdrehen. Damit wird ein Lösen des Verschlussstückes 10 auch durch Vibrationen im Betrieb der Schaltvorrichtung zuverlässig verhindert.
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Anstelle der planen Stirnverzahnungen können auch Kegelradverzahnungen vorgesehen sein, wie das Ausführungsbeispiel gemäß den 12 bis 14 zeigt. Die Schaltvorrichtung hat die Zahnscheiben 6 bis 8, die in der beschriebenen Weise mit den Betätigungsarmen 26, 28, 30 versehen sind. Die Zahnscheibe 6 hat die Kegelradverzahnung 19, die mit der Kegelradverzahnung 33 der mittleren Zahnscheibe 7 in Eingriff ist. Die Zahnscheibe 6 hat eine weitere (nicht dargestellte) Kegelradverzahnung, mit der sie in die Kegelradverzahnung 12 der Schaltwelle 1 eingreift.
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Die Zahnscheibe 7 greift mit der Kegelradverzahnung 34 in eine (nicht dargestellte) Kegelradverzahnung der Zahnscheibe 8 ein. Mit ihrer anderen Kegelradverzahnung 36 greift die Zahnscheibe 8 in die Kegelradverzahnung 37 des Druckstückes 17 ein.
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Die Schaltwelle 1 hat den zylindrischen Abschnitt 5, an dem ein Formschlussstück 51 vorgesehen ist, das beispielhaft quaderförmig ausgebildet ist. An das Formschlussstück 51 schließt der Gewindeteil 9 der Schaltwelle 1 an, auf den das Verschlussstück 10 in der beschriebenen Weise geschraubt werden kann.
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Das Druckstück 17 hat eine Formschlussöffnung 52, in die in montiertem Zustand das Formschlussstück 51 der Schaltwelle 1 eingreift. Auf diese Weise ist das Druckstück 17 drehfest mit der Schaltwelle 1 verbunden. Der Gewindeteil 9 der Schaltwelle 1 hat einen solchen Außendurchmesser, dass er durch die Formschlussöffnung 52 des Druckstückes 17 ragen kann. Das Verschlussstück 10 ist wie bei der vorigen Ausführungsform durch die (nicht dargestellte) Haube 38 gegen Lösen gesichert. Diese Haube wird in geeigneter Weise rastend mit dem Druckstück 17 verbunden.
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Aufgrund der Kegelradverzahnungen ist die Bauhöhe der drei Zahnscheiben 6 bis 8 in montierter Lage sehr gering, da sie auf diese Weise ineinander greifen können.
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Anstelle der Federarme der vorigen Ausführungsform sind die Zahnscheiben 6 bis 8 axial elastisch nachgiebig ausgebildet, so dass sie in montierter Lage axial geringfügig zusammengedrückt werden. Die elastische Nachgiebigkeit ist so groß, dass die Formschlussverbindung aufgehoben werden kann, so dass sich die Zahnscheiben 6 bis 8 unabhängig voneinander relativ zueinander verdrehen lassen, um die Betätigungsarme 26, 28, 30 in eine gewünschte Lage drehen zu können.
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Auch bei dieser Ausführungsform können die Zahnscheiben einwandfrei relativ zueinander verdreht werden, um für die Betätigungsarme 26, 28, 30 die gewünschte Lage am Umfang der Schaltvorrichtung zu erreichen. Die Zahnscheiben müssen hierbei nicht ausgebaut werden. Wird eine der Zahnscheiben verdreht, dann werden die anderen Zahnscheiben, wie auch bei der vorigen Ausführungsform, nicht verdreht, so dass deren Betätigungsarme in der jeweils eingestellten Position verbleiben. Auf diese Weise ist eine sehr einfache, rasche und genaue Verstellung der Betätigungsarme jederzeit nachträglich möglich. Es muss lediglich das Verschlussstück 10 geringfügig aufgedreht und nach dem Verstellen zurückgedreht werden.
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Die Schaltvorrichtung gemäß den 15 bis 34 hat die Schaltwelle 1 mit der zentralen Vertiefung 2, die ein Ende der Antriebswelle 3 aufnimmt. Sie ist in Drehrichtung formschlüssig mit der Schaltwelle 1 verbunden. Die Schaltwelle 1 hat den zylindrischen Abschnitt 5, auf dem die drei Zahnscheiben 6 bis 8 gelagert sind. Im Unterschied zu den vorigen Ausführungsbeispielen haben die Zahnscheiben 6 bis 8 jeweils eine Außenverzahnung 53 bis 55 und eine Innenverzahnung 56 bis 58. Die Innenverzahnungen 56 bis 58 erstrecken sich über die axiale Höhe der Zahnscheiben 6 bis 8. Die Außenverzahnungen 53 bis 55 erstrecken sich nur über einen Teil der axialen Dicke der Zahnscheiben 6 bis 8. Im Bereich unterhalb jeder Außenverzahnung 53 bis 55 sind die Zahnscheiben 6 bis 8 mit einem zylindrischen Abschnitt 59 bis 61 versehen. Er erstreckt sich beispielhaft über die halbe Dicke der Zahnscheiben 6 bis 8. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Außenverzahnungen 53 bis 55 über den restlichen Teil der Dicke der Zahnscheiben. Die zylindrischen Abschnitte 59 bis 61 sind jeweils mit einem Betätigungselement 62 bis 64 versehen, das radial über die Außenverzahnungen 53 bis 55 vorsteht und nockenförmig mit abgeschrägten Seitenflächen ausgebildet sind.
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Die Zahnscheiben 6 bis 8 haben im Wesentlichen ebene Ober- und Unterseiten, mit denen sie in der Einbaulage aufeinander liegen. Diese ringförmigen Stirnseiten sind vorteilhaft wenigstens teilweise mit wenigstens einem Gleitring 65 versehen. Wie in den 23 und 24 beispielhaft für die Zahnscheibe 6 dargestellt, werden die beiden Gleitringe 65 durch eine geringfügige Erhöhung in der Stirnseite der Zahnscheibe 6 gebildet, deren radiale Breite kleiner ist als die radiale Breite der Stirnseite.
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Mit diesen Gleitringen 65 liegen die Zahnscheiben 6 bis 8 aufeinander. Sie können dadurch leicht gegeneinander verdreht werden, wenn die Zahnscheiben in noch zu beschreibender Weise in eine neue Schaltposition verdreht werden müssen.
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Um die Zahnscheiben 6 bis 8 gegeneinander zu drücken, ist ein Druckstück 66 vorgesehen. Es hat einen Ringflansch 67, der an der Stirnseite der Ringscheibe 8 flächig anliegt (21 und 22). Die in der Einbaulage unterste Ringscheibe 6 liegt auf radial verlaufenden Rippen 68 auf, die stehend auf einem Ringflansch 69 angeordnet sind, der nahe dem unteren Ende an der Schaltwelle 1 vorgesehen ist. Die Rippen 68 schließen an den zylindrischen Abschnitt 5 der Schaltwelle 1 an (18) und erstrecken sich bis nahe an den äußeren Rand des Ringflansches 69. Die stehend angeordneten Rippen 68 haben eine ebene Oberseite und sind über den Umfang der Schaltwelle 1 vorteilhaft gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Zahnscheibe 6 liegt mit ihrer Unterseite auf der Oberseite der Rippen 69 auf. Über den Ringflansch 67 des Druckstückes 26 werden die drei Zahnscheiben 6 zwischen den Rippen 68 und dem Ringflansch 67 des Druckstückes 66 axial gegeneinander gedrückt.
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Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel können die Rippen 68 auch als koaxial zur Schaltwelle 1 verlaufende ringförmige Rippen ausgebildet sein. Zur Auflage der Zahnscheibe 6 können auch andere Auflagen, z. B. Zapfen, Ringe oder sonstige Erhebungen auf dem Ringflansch 69, vorgesehen sein.
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Das Druckstück 66 hat ein in Axialrichtung sich erstreckendes Verschlusselement 70, das einen zylindrischen Grundkörper 71 aufweist. An seiner Außenseite ist er mit zwei diametral einander gegenüberliegenden Erhöhungen 72, 73 versehen, die sich über die axiale Länge des Grundkörpers 71 erstrecken und jeweils eine gekrümmte Außenseite haben. Die Erhöhungen 72, 73 können, wie beispielsweise 27 zeigt, durch verformte Wandbereiche des Grundkörpers 71 gebildet sein.
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Das Verschlusselement 70 erstreckt sich durch den Ringflansch 67 hindurch und ist am oberen Ende domartig ausgebildet (18 und 20). Auf der Außenseite dieses kuppelförmigen Endes 74 des Verschlusselementes 70 sind Versteifungsstege 75 vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel in Winkelabständen von 90° angeordnet sind (18 und 19).
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Das Druckstück 66 ist im Bereich oberhalb des Ringflansches 67 mit zwei in Umfangsrichtung sich erstreckenden federnden Armen 76 versehen (18 und 19), die diametral einander gegenüber liegen und sich zwischen jeweils zwei Versteifungsstegen 75 erstrecken. Die Arme 76 enden mit geringem Abstand von jeweils einem Versteifungssteg 75 und befinden sich im Bereich oberhalb eines Freiraumes 77, der durch eine Ringwand 78 in Umfangsrichtung begrenzt ist. Sie hat kleineren Außendurchmesser als der Ringflansch 67. Zwischen den diametral einander gegenüberliegenden Armen 76 ist jeweils eine Ausnehmung 79, 80 vorgesehen, die im Bereich zwischen den beiden Armen 76 sowie jeweils zwischen zwei Versteifungsstegen 75 liegt. Am unteren Rand jeder Ausnehmung 79, 80 steht radial nach innen eine Führungsnase 81 vor (19). Sie endet mit radialem Abstand vom Grundkörper 71 des Druckstückes 66.
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Auf das Druckstück 66 wird die Haube 38 aufgesetzt, vorzugsweise gerastet. Hierzu ist die Haube 38 mit den über den Umfang verteilt angeordneten Rasthaken 39 versehen (15). Sie sind gegenüber dem freien Rand 82 der Haube 38 axial zurückgesetzt. Wie sich aus 21 ergibt, übergreifen die Rasthaken 39 einen umlaufenden, vorspringenden Rand 83, der am Ringflansch 67 vorgesehen ist.
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Die Führungsnasen 81 des Druckstückes 66 werden in Eingriff mit Kulissenführungen 84 gebracht, die nahe dem oberen Rand des zylindrischen Abschnittes 5 der Schaltwelle 1 vorgesehen sind. Die Kulissenführungen 84, die diametral einander gegenüber liegen, sind jeweils als Durchbrechungen des zylindrischen Abschnittes 5 vorgesehen und haben einen Endabschnitt 85 (21), der sich in Umfangsrichtung des Schaltwellenabschnittes 5 erstreckt und in einen schrägen Zwischenabschnitt 86 übergeht. Er verbindet den Endabschnitt 85 mit einem weiteren Endabschnitt 87, der parallel zum Endabschnitt 85 verläuft. Der Zwischenabschnitt 86 hat vom Endabschnitt 85 ausgehend zunehmend größeren Abstand vom freien Ende 88 des Schaltwellenabschnittes 5. Die Führungsnasen 81 des Druckstückes 66 greifen in die Kulissenführungen 84 ein. Die Dicke der Führungsnasen 81 entspricht der Breite der Kulissenführungen 84, so dass die Führungsnasen 81 einwandfrei geführt werden können.
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Damit die Führungsnasen 81 in die Kulissenführungen 84 eingesetzt werden können, münden in die Kulissenführungen 84 Einführöffnungen 89 (18), die sich vom freien Ende 88 des Schaltwellenabschnittes 5 aus erstrecken.
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Am Übergang der Einführöffnungen 89 in die Kulissenführungen 84 befinden sich Einführschrägen 90, die ein Einschnappen der Führungsnasen 81 in die Kulissenführungen 84 ermöglichen. Gleichzeitig verhindern die Einführschrägen 90, dass die Führungsnasen 81 aus den Kulissenführungen 84 freikommen. Aufgrund der Einführschrägen 90 kann das Druckstück 66 durch einfache Druckanwendung mit dem Schaltwellenabschnitt 5 verbunden werden.
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Die Einführöffnungen 89 münden vorteilhaft in den dem freien Ende 88 des Schaltwellenabschnittes 5 nächstliegenden Endabschnitt 85 der Kulissenführungen 84. Dadurch wird das Zusammenfügen von Druckstück 66 und Schaltwelle 1 erleichtert.
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Der zylindrische Abschnitt 5 der Schaltwelle 1 ist mit drei Durchbrechungen 91 versehen, die sich jeweils in Umfangsrichtung erstrecken, jedoch winkelversetzt zueinander angeordnet sind und auf unterschiedlicher Höhe liegen. In 15 sind zwei dieser Durchbrechungen 91 zu erkennen. In Höhe dieser Durchbrechungen 91 ist der Schaltwellenabschnitt 5 mit jeweils einem federnden Arm 92 versehen, dessen freies Ende 93 als Zahnelement ausgebildet ist, das durch die Durchbrechung 91 nach außen ragt und in noch zu beschreibender Weise in die Innenverzahnungen 56 bis 58 der Zahnscheiben 6 bis 8 eingreift.
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Die Schaltvorrichtung gemäß den 15 bis 34 lässt sich wie die vorigen Ausführungsformen sehr einfach montieren. Auf den zylindrischen Abschnitt 5 der Schaltwelle 1 werden die Zahnscheiben 6 bis 8 aufgeschoben. Anschließend wird das Druckstück 66 auf den Schaltwellenabschnitt 5 aufgesetzt, wobei das Verschlusselement 70 in den Schaltwellenabschnitt 5 ragt. Durch entsprechende Druckanwendung rasten die Führungsnasen 81 des Druckstückes 66 in die Kulissenführungen 84 des Schaltwellenabschnittes 5 ein. Da die Einführöffnungen 89 zum freien Ende 88 des Schaltwellenabschnittes 5 offen sind, lässt sich das Druckstück 66 sehr einfach positionsgenau auf die Schaltwelle 1 bzw. ihren Abschnitt 5 aufsetzen. Schließlich lässt sich die Haube 38 mit Hilfe der Rasthaken 39 auf das Druckstück 66 aufsetzen. Durch Drehen des Druckstückes 66 relativ zur Schaltwelle 1 werden die Zahnscheiben 6 bis 8 gegeneinander gedrückt. Erreicht wird diese Druckwirkung durch das Zusammenspiel der Führungsnasen 81 des Druckstückes 66 mit den Kulissenführungen 84 der Schaltwelle 1.
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In 21 liegt die Führungsnase 81 im Endabschnitt 85 der Kulissenführung 84, der den kleinsten Abstand vom freien Ende 88 des Schaltwellenabschnittes 5 hat. Wird das Druckstück 66 um seine Achse gedreht, wird durch die Kulissenführung 84 die Führungsnase 81 relativ zur Schaltwelle 1 axial verschoben und gelangt über den Zwischenabschnitt 86 in den Endabschnitt 87, der den größten Abstand vom freien Ende 88 des Schaltwellenabschnittes 5 hat. Dadurch wird das Druckstück 66 axial gegen die Schaltwelle 1 verschoben, wobei der Ringflansch 67 des Druckstückes 66 auf die Zahnscheibe 8 drückt. Auf diese Weise werden die Zahnscheiben 6 bis 8 zwischen dem Ringflansch 67 des Druckstückes 66 und den Rippen 68 auf den Ringflansch 69 der Schaltwelle 1 axial verspannt.
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Um diese axiale Druckbeaufschlagung zu ermöglichen, hat der Ringflansch 67 des Druckstückes 66 in der Ausgangslage Abstand von der obersten Zahnscheibe 8 (21). Die Führungsnasen 81 befinden sich im Endabschnitt 85 der Kulissenführungen 84. In montierter Stellung (22) liegen die Führungsnasen 81 im anderen Endabschnitt 87, wobei der Ringflansch 67 des Druckstückes 66 unter Druck auf der Zahnscheibe 8 aufliegt. Die Arme 76 des Druckstückes 66 liegen mit ihrem freien Ende auf der Stirnseite 88 des Schaltwellenabschnittes 5 unter elastischer Vorspannung an. Da die Endabschnitte 85, 87 nicht schräg, sondern in Umfangsrichtung des Schaltwellenabschnittes 5 verlaufen und das Druckstück 66 durch die Arme 76 axial vorgespannt ist, ist sichergestellt, dass das Druckstück 66 nicht unbeabsichtigt aus der Arbeitslage zurück in die Freigabelage gedreht wird.
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Die Haube 38 dient wiederum vorteilhaft als Schaltstellungsanzeige. Die Haube kann auf ihrer Oberseite beispielsweise unterschiedlich eingefärbte Felder aufweisen, mit denen die jeweilige Schaltstellung angezeigt werden kann.
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Bevor mit dem Druckstück 66 die Zahnscheiben 6 bis 8 axial zusammengedrückt werden, werden diese um ihre Achsen so gedreht, dass ihre nockenförmigen Betätigungselemente 62 bis 64 die für den Einsatzfall erforderliche Lage einnehmen. Mit den Betätigungselementen 62 bis 64 werden die Schaltsensoren 44 bis 46 (16 und 17) in gewünschtem Maße ein- bzw. ausgeschaltet. Die Schaltkontakte 47 bis 49 der Schaltsensoren 44 bis 46 liegen in unterschiedlicher Höhe und werden durch die entsprechenden Betätigungselemente 62 bis 64 betätigt. Die Zahnscheiben 6 bis 8 werden so gedreht, dass ihre Betätigungselemente 62 bis 64 die Schaltkontakte 47 bis 49 zum richtigen Zeitpunkt betätigen.
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Solange die Zahnscheiben 6 bis 8 noch nicht verspannt sind, können sie unabhängig voneinander um ihre Achsen gedreht werden. Solange sich die Führungsnasen 81 im Endabschnitt 85 der Kulissenführungen 84 befinden, liegen die Erhöhungen 72, 73 in Umfangsrichtung neben den Zahnelementen 93 der Arme 92 (29 und 30). Dadurch ist es möglich, die entsprechende Zahnscheibe in gewünschtem Maße um ihre Achse zu drehen. Hierbei überratschen die Zähne der Innenverzahnungen dieser Zahnscheiben die Zähne des entsprechenden federnden Armes 92, der beim Drehen radial nach innen ausweichen kann. Die anderen, nicht um ihre Achsen gedrehten Zahnscheiben werden durch den Eingriff der Zahnelemente 93 der zugehörigen federnden Arme 92 gegen Drehen gesichert.
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Sobald die Zahnscheiben 6 bis 8 in ihre jeweilige Lage gedreht worden sind, wird das Druckstück 66 in der beschriebenen Weise gegenüber der Schaltwelle 1 gedreht. Im Zusammenwirken der Führungsnasen 81 des Druckstückes 66 und den Kulissenführungen 84 der Schaltwelle 1 werden die Zahnscheiben 6 bis 8 axial zusammengedrückt. Gleichzeitig gelangen die Erhöhungen 72, 73 in eine Sperrstellung (27 und 28), in der sie die Zahnelemente 93 der federnden Arme 92 in die Innenverzahnungen 56 bis 58 der Zahnscheiben 6 bis 8 drücken oder auch nur ein Zurückfedern der Arme 92 und damit eine Aufhebung des Formschlusses verhindern. Dadurch wird sichergestellt, dass die Zahnelemente 93 nicht außer Eingriff mit den Innenverzahnungen 56 bis 58 der Zahnscheiben 6 bis 8 gelangen. Mit dem Verdrehen des Druckstückes 66 werden somit die Zahnscheiben 6 bis 8 nicht nur axial gegeneinander gedrückt, sondern gleichzeitig auch gegen unbeabsichtigtes Verdrehen um ihre Achsen gesichert.
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In der Freigabestellung (29, 30) können die federnden Arme 92 ausreichend weit radial nach innen federn, da der Grundkörper 71 des Verschlusselementes 70 kleineren Außendurchmesser hat als die Erhöhungen 72, 73. Die Stirnseiten der Erhöhungen 72, 73 sind so gekrümmt, dass sie über ihre Höhe und über ihren Umfang an der Innenwand des zylindrischen Abschnittes 5 sowie des Zahnelementes 93 bzw. des federnden Armes 92 flächig anliegen.
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Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die federnden Arme 92 einarmig ausgebildet. Diese federnden Arme können aber auch, wie das Ausführungsbeispiel gemäß den 31 bis 34 zeigt, so ausgebildet sein, dass das Zahnelement 93 über jeweils ein Federelement 94, 95 an den Abschnitt 5 der Schaltwelle 1 angebunden ist. Mit den Erhöhungen 72, 73 des Grundkörpers 71 des Verschlusselementes 70 werden die Zahnelemente 93 in die Innenverzahnungen 56 bis 58 der Zahnscheiben 6 bis 8 gedrückt und damit der Formschluss hergestellt oder gegen Zurückfedern gesichert. (31 und 32). Die Erhöhungen liegen mit ihren Stirnseiten flächig an der Innenseite der Zahnelemente 93 an. Die federnden Arme 94, 95 haben radialen Abstand vom Grundkörper 71.
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Sollen die Zahnscheiben verdreht werden, wird das Druckstück 66 in der beschriebenen Weise zurückgedreht, so dass die Druckbelastung und der Formschluss aufgehoben wird. Dann liegen die Erhöhungen 72, 73 in Umfangsrichtung neben den Zahnelementen 93 des Schaltwellenabschnittes 5 (33 und 34). Die federnden Arme 94, 95 sind radial beweglich, so dass beim Drehen der einen oder mehreren Zahnscheiben 6 bis 8 die Innenverzahnung der jeweils gedrehten Zahnscheibe die Zähne des entsprechenden Zahnelementes 93 überratschen kann. Wie beim vorigen Ausführungsbeispiel befinden sich die Erhöhungen 72, 73 vorteilhaft im Bereich außerhalb der Durchbrechungen 91 des Schaltwellenabschnittes 5, so dass die Zahnelemente 93 zuverlässig radial nach innen ausweichen können, wenn die entsprechenden Zahnscheiben gedreht werden.
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Die Innen- und/oder Außenverzahnungen der Zahnscheiben 6 bis 8 können unterschiedlich gestaltet sein. Beim Ausführungsbeispiel nach den 23 und 24 haben die Zähne der Außenverzahnung 53 sowie der Innenverzahnung 56 gekrümmte Stirnseiten 96, 97. Dadurch wird das Überratschen der Zahnelemente 93 durch die Zähne der Innenverzahnung 56 erleichtert.
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Bei der Ausführungsform gemäß den 25 und 26 sind die Zähne der Innenverzahnung 56 spitz zulaufend ausgebildet, während die Zähne der Außenverzahnung 53 gleiche Form wie die Zähne der vorigen Ausführungsform haben.
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Die beschriebenen Schaltvorrichtungen können je nach Einsatz auch eine andere Zahl von Zahnscheiben aufweisen, die in der beschriebenen Weise mit der Schaltwelle drehfest verbunden werden können.
