-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung eines Kraftfahrzeugzahnräderwechselgetriebes mit mehreren Gangstufen mit einer um ihre Axialachse verdrehbaren Schaltwelle, mit einem oder mehreren Betätigungselementen zum Ein- und Auslegen der einzelnen Gangstufen, wobei die Betätigungselemente drehfest auf der Schaltwelle angeordnet und entlang der Axialachse der Schaltwelle zur Vorwahl einzelner Schaltgassen bewegbar sind, und mit einer Schaltsperre, die ein Schalten der nicht vorgewählten Schaltgassen unterbindet.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Schaltvorrichtungen mit Schaltsperren dieser Bauart dienen insbesondere als Rückwärtsgangsperre eines mechanisch schaltbaren Wechselgetriebes und bewirken, dass bei der Herausnahme des Gangschalthebels aus einer gewählten Vorwärtsgangstellung der Gangschalthebel nicht direkt in eine Rückwärtsgangstellung verlagert werden kann, um damit Beschädigungen der Zahnräder des Schaltgetriebes zu vermeiden. Erst durch die Zurücknahme des Gangschalthebels bis in seine Neutralstellung hinein wird der Schaltweg für die Rückwärtsgangstellung frei.
-
Schaltsperren dienen aber auch dazu, ein gleichzeitiges Einlegen zweier Gängen eines einfachen, mit einer einzigen Getriebeeingangswelle und einer einzigen Motorkupplung versehenen Stufenschaltgetriebes zu verhindern, um ein Blockieren des Getriebes konstruktiv zu vermeiden.
-
Bei manuell und automatisiert schaltbaren Stufenschaltgetrieben, die über eine Schaltwelle und mehrere Schaltschienen betätigbar ausgebildet sind, wird das gleichzeitige Einlegen von zwei Gängen beispielsweise dadurch verhindert, dass bei einem Wechsel von einem Gang in einen anderen, derselben Schaltschiene zugeordneten Gang der eine Gang durch die Verschiebung der Schaltschiene zwangsläufig ausgelegt wird, und dass bei einem Wechsel von einem Gang in einen anderen, einer anderen Schaltschiene zugeordneten Gang, der Wechsel der Verbindung der Schaltwelle von der einen Schaltschiene zu der anderen Schaltschiene, also der den Wechsel der Schaltgasse bewirkende Wählvorgang, nur möglich ist, wenn sich die betreffenden Schaltschienen in ihrer Neutralposition befinden und damit alle Gänge ausgelegt sind. In gleicher Weise kann bei einem Doppelkupplungsgetriebe, das aus zwei jeweils eine separate Motorkupplung, eine eigene Getriebeeingangswelle, und eine Gruppe von Gängen aufweisenden Teilgetrieben besteht, das gleichzeitige Einlegen von zwei Gängen in jedem Teilgetriebe verhindert werden. Bei automatisiert schaltbaren Stufenschaltgetrieben, bei denen die Schaltstellantriebe unmittelbar auf die Schaltschienen wirken und das gleichzeitige Einlegen von zwei Gängen des Getriebes bzw. eines Teilgetriebes mechanisch möglich ist, sind aus Sicherheitsgründen spezielle formschlüssig wirksame Schaltsperrvorrichtungen erforderlich, durch die das gleichzeitige Einlegen von zwei Gängen des Getriebes bzw. in jedem der Teilgetriebe sicher verhindert wird.
-
Aus der
DE 100 52 935 A1 ist eine gattungsbildende Schaltvorrichtung bekannt. Die Schaltvorrichtung umfasst eine Schaltwelle, auf der ein Schaltfinger angeordnet ist, der mit anderen Getriebeelementen wie Schaltgabeln zusammenwirkt. Ein sich an einem Schaltdomgehäuse abstützendes, im Wesentlichen zylindrisches Sperrelement ist mit Sperrvorsprüngen und einem Schlitz versehen. Je nach Ausgestaltung der Sperrvorsprünge ist ein Verdrehen der Schaltwelle nur möglich, wenn zuvor eine von der Geometrie der Sperrvorsprünge abhängige Gangstellung eingenommen wurde. Nachteilig an dieser Schaltvorrichtung ist, dass das Sperrelement als gezogene Hülse eine begrenzte Verformbarkeit aufweist und somit die Sperrflächen nur bedingt frei angeordnet werden können und dass sie radial abgestützt werden muss.
-
Aufgabe der Erfindung
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltsperre bzw. eine Schaltvorrichtung mit einer Schaltsperre zu schaffen, die sich gut an unterschiedliche Getriebegeometrien anpassen lässt und die für die Massenherstellung geeignet ist.
-
Lösung der Aufgabe
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltvorrichtung nach Anspruch 1. Die Schaltsperre weist zwei separat hergestellte Sperrelemente auf, die in Bezug auf die Schaltwelle axial versetzt zueinander angeordnet sind. Beide Sperrelemente weisen eine Führungsöffnung für die Schaltwelle auf und sind untereinander zumindest über eine Führungsplatte miteinander verbunden. Die so mehrteilig aufgebaute Schaltsperre lässt sich an die unterschiedlichsten Einbausituationen anpassen. Die Sperrelemente können in der Massenproduktion aus Blech auf einfache Weise herausgeformt werden. Die Einzelteile lassen sich auch aus Blech mit hoher Blechdicke zuverlässig ausformen, so dass die Schaltvorrichtung auch hohe Missbrauchskräfte sicher aufnimmt. Die einzelnen Bauelemente können ferner in unterschiedlicher Materialstärke verbaut werden, um die Schaltsperre optimal den Belastungen anzupassen. Über die Führungsplatte sind die Sperrelemente untereinander verbunden und an ein Stationärbauteil fest angebunden.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Schaltvorrichtung weist die Schaltsperre Sperrelemente auf, die Axialflächen und von diesen abgewinkelte Sperrfinger aufweisen, deren Enden zueinander gerichtet und die durch einen quer zur Schaltwelle verlaufenden Schlitz voneinander getrennt sind. Befindet sich das zu schaltende Element, beispielsweise ein Schaltfinger, auf der axialen Höhe des Schlitzes, kann die Schaltwelle verdreht werden. In den anderen möglichen Axialpositionen hingegen verhindern die Sperrfinger ein Verdrehen der Schaltwelle. Die so ausgebildete Schaltsperre umschließt die Schaltwelle rahmenartig.
-
In einer Ausgestaltung der Weiterbildung weist die Schaltsperre eine etwa würfelförmige Außenkontur auf. Damit ist sie besonders kompakt ausgebildet und benötigt aufgrund ihrer axialen Länge neben der Führungsplatte keine weiteren verstärkenden Elemente, da sie eine ausreichende Steifigkeit aufweist.
-
In einer weiteren Ausgestaltung weisen die beiden Sperrelemente Führungsöffnungen auf. Die Führungsöffnungen haltern entweder die Schaltwelle direkt, sind also an ihre Außenkontur angepasst, oder in diese sind Gleitbüchsen eingesetzt, die ein leichtes Relativverschieben der Schaltwelle und der Schaltsperre ermöglichen. Schließlich kann die Gleitbüchse auch als ein Adapter ausgebildet sein, der eine von der Schaltwellenaußenkontur abweichenden Führungsöffnungsquerschnitt ermöglicht. Selbstverständlich kann anstelle eines Gleitlagers auch ein Wälzlager angeordnet sein.
-
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Führungsplatte und genau eines der Sperrelemente einteilig ausgebildet. Die Anzahl der zu verbindenden Bauteile ist damit reduziert. Im Idealfall sind damit nur zwei Bauteile zu verbinden.
-
In einer anderen Ausgestaltung liegen die Führungsplatte und die beiden Sperrelemente jeweils als unterschiedliche Ausgangsbauteile vor. Somit lassen sich die Einzelteile aus unterschiedlichen Werkstoffen bzw. aus unterschiedlich dicken Blechen herstellen.
-
Die Anbindung an das Stationärbauteil kann direkt über ein Teil der ebenen Führungsplatte erfolgen. In einer Variante ist vorgesehen, dass die Führungsplatte eine Lasche aufweist, über die die Anbindung vorgenommen wird. Häufig ist es dabei von Vorteil, diese Lasche aus der Ebene der Führungsplatte heraustreten zu lassen und diese gegebenenfalls abzuwinkeln, um den erforderlichen Gesamtbauraum im Getriebe zu minimieren.
-
Der Eingriff der Führungsplatte bzw. der Lasche erfolgt vorzugsweise in die Wandung des Getriebegehäuses oder des die Schaltwelle lagernden Schaltdoms.
-
Die Führungsplatte weist optional eine oder mehrere Schaltfingerausnehmungen auf. Die Schaltfingerausnehmungen sind vorzugsweise gestanzt und ermöglichen ein Anschlagen eines Schaltfingers in Umfangsrichtung. In diesem Zustand können die Schaltwelle und die Schaltsperre nicht mehr axial zueinander verschoben werden.
-
Insbesondere bei sehr länglichen Führungsplatten können zusätzliche Mittel vorgesehen sein, die die Schaltsperre weiter versteifen. Dazu kann eine weitere Platte vorgesehen sein, die sich auf der bezüglich der Schaltwellenachse gegenüberliegenden Seite der Führungsplatte angeordnet ist. Eine andere Möglichkeit ist es, anstatt einer weiteren Platte einen oder mehrere voneinander beabstandete Fixierungsstifte vorzusehen.
-
Vorzugsweise sind die Bauteile der Schaltsperre aus Blech, insbesondere Stahlblech und Aluminiumblech, ausgebildet. Die Herstellung aus Blech gewährt sowohl eine ausreichende Steifigkeit als auch günstige Herstellungskosten bei großen Stückzahlen. Alternativ sind die Schaltsperre oder Teile wie die Gleitbuchse aus Kunststoffen hergestellt.
-
Prinzipiell können die einzelnen Bauteile der Schaltsperre mittels aller Verbindungsverfahren, sei es stoffschlüssig, kraftschlüssig, formschlüssig oder durch Mischformen verbunden werden. Besonders einfach ist bei Blechbauteilen ein Verstemmen, so dass ein Wärmeeintrag und damit ein Verziehen der Schaltsperre vermieden wird.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Ausschnitt einer ersten erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
-
2 die Schaltsperre aus 1,
-
3 einen Längsschnitt der Schaltsperre nach 2,
-
4 einen Ausschnitt einer zweiten erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
-
5 die Schaltsperre aus 4,
-
3 einen Längsschnitt der Schaltsperre nach 5.
-
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt eine Schaltvorrichtung 1 mit einem Schaltdomgehäuse 3 als Stationärbauteil, mit einer Schaltsperre 9 und mit einer Schaltwelle 2, die bezüglich des Schaltdomgehäuses 3 entlang ihrer Axialachse 4 (3) axial verschiebbar und um diese verdrehbar ist. Die Schaltwelle 2 trägt eine Hülse 6, die wiederum einen Schaltfinger als Betätigungselement 5 aufweist. Dabei sind die Schaltwelle 2 und die Hülse 6 fest miteinander verbunden. Die Schaltwelle 2 ist durch zwei Führungsöffnungen 7, 8 der Schaltsperre 9 geführt und axial zu der Schaltsperre 9 zumindest in einer Schaltstellung verschiebbar.
-
Die Schaltsperre 9 (2) weist eine Führungsplatte 10 und zwei Sperrelemente 11, 12 auf, wobei beide Sperrelemente 11, 12 mit der Führungsplatte 10 durch Verstemmungen 26 verstemmt sind. Die ebene Führungsplatte 10 weist schaltdomgehäuseseitig eine aus der Ebene der Führungsplatte 10 auskragende und in Richtung des Schaltdomgehäuses 3 abgewinkelte Lasche 13 auf. Die Lasche 13 greift im verbauten Zustand der Schaltsperre 9 in eine nutförmige Komplementäreinheit 14 ein, die die Schaltsperre 9 fixiert.
-
Die Führungsöffnungen 7, 8 sind mittig in den Axialflächen 15, 16 der Sperrelemente 11, 12 angeordnet. In den Führungsöffnungen 7, 8 befinden sich jeweils Gleitbüchsen 17, 18 zur Herabsetzung der Reibung zwischen der Schaltwelle 2 und der Schaltsperre 9. Die Sperrelemente 11, 12 weisen weiterhin Sperrfinger 19, 20 auf, die mit den Axialflächen 15, 16 in rechtem Winkel stehen. Sie sind aufeinander zu weisend gerichtet, so dass sie durch einen Spalt 21 beabstandet sind, dessen Breite nur wenig größer ist als die des Schaltfingers 5. Ist der Schaltfinger 5 in den Spalt 21 geschwenkt, kann somit keine Axialverschiebung der Schaltwelle 2 erfolgen.
-
Zu Erhöhung der Stabilität unter Belastung stützen sich die Axialflächen 15, 16 zusätzlich durch zwei Fixierungselemente 22 aneinander ab, so dass der Schaltfinger 5 unter axialer Beanspruchung nicht in dem Spalt 21 verklemmen kann. Die Fixierungselemente 22 sind als axial verlaufende Stifte ausgebildet, welche auf der bezüglich der Axialachse 4 auf der der Führungsplatte 10 abgewandten Seite angeordnet sind.
-
Die Schaltspeere 9 weist ferner eine zweite axiale Sicherung für einen weiteren Schaltfinger 25 auf, die in der Führungsplatte 10 angeordnet ist. Seitlich weist die Führungsplatte 10 eine Schaltfingerausnehmung 24 auf, in die ein zweiter Schaltfinger 25 eingreifen kann. Um den zweiten Schaltfinger 25 in die Schaltfingerausnehmung 24 zu verschwenken, muss zunächst der Schaltfinger 5 aus dem Spalt 21 herausgeschwenkt und die Schaltwelle 2 axial verschoben werden.
-
Von der Ausführungsvariante nach den 1 bis 3 unterscheidet sich die Ausführungsvariante nach den 4 bis 6 lediglich dadurch, dass ein Sperrelement 12 mit der Führungsplatte 10 einteilig ausgebildet ist. Dadurch entfallen zwei Verstemmungen. Auch ist nur eine Gleitbuchse 17 vorgesehen. Die Schaltsperre 9 weist in alle Dimensionen in etwa die gleiche Ausdehnung auf, nimmt also einen kubischen Raum ein und ist dadurch relativ stabil, so dass zusätzliche Fixierungselemente 22 entfallen. Die Herstellungskosten sind durch diese Einzelmaßnahmen gegenüber der ersten Ausführungsform reduziert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schaltvorrichtung
- 2
- Schaltwelle
- 3
- Schaltdomgehäuse
- 4
- Axialachse
- 5
- Betätigungselement
- 6
- Hülse
- 7
- Führungsöffnung
- 8
- Führungsöffnung
- 9
- Schaltsperre
- 10
- Führungsplatte
- 11
- Sperrelement
- 12
- Sperrelement
- 13
- Lasche
- 14
- Komplementäreinheit
- 15
- Axialfläche
- 16
- Axialfläche
- 17
- Gleitbüchse
- 18
- Gleitbüchse
- 19
- Sperrfinger
- 20
- Sperrfinger
- 21
- Spalt
- 22
- Fixierungselement
- 23
- Axialstift
- 24
- Schaltfingerausnehmung
- 25
- zweiter Schaltfinger
- 26
- Verstemmungen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
