DE102011005675A1

DE102011005675A1 - Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE102011005675A1
Application number: DE201110005675
Authority: DE
Inventors: Ioan Stanciu; Waldemar Maier
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2012-09-20

Abstract

Schaltvorrichtung (1) eines mehrgängigen Zahnräderwechselgetriebes, aufweisend eine axial verschiebbare und in Umfangsrichtung verdrehbare Schaltwelle (2), wobei durch eine der Bewegungen eine Schaltgassenwahl und durch die andere ein Schaltvorgang vorgenommen wird, einen auf der Schaltwelle (2) angeordneten Schaltfinger (4), über den Übertragungsbauteile (3) betätigbar sind, welche das Ein- und Auslegen von Gängen ermöglichen, ein oder mehrere Sperrelemente (6, 16), die eine Bewegung der nicht gewählten Schaltgassen unterbinden, wobei zwei Sperrelemente den Schaltfinger (4) axial einschließen, wobei die Sperrelemente (6, 16) an auf der Schaltwelle (2) befestigten, axial äußeren Ringscheiben (7, 17) angeordnet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung eines mehrgängigen Zahnräderwechselgetriebes mit einer axial verschiebbaren und in Umfangsrichtung verdrehbaren Schaltwelle, wobei durch eine der Bewegungen eine Schaltgassenwahl und durch die andere ein Schaltvorgang vorgenommen wird, einem auf der Schaltwelle angeordneten Schaltfinger, über den Übertragungsbauteile betätigbar sind, welche das Ein- und Auslegen von Gängen ermöglichen und mit einem oder mehreren Sperrelementen, die eine Bewegung der nicht gewählten Schaltgassen unterbinden.
Hintergrund der Erfindung
Aufgrund des geringen Durchmessers der Schaltwelle werden die einzelnen Funktionselemente derartiger Schaltvorrichtungen wie Schaltfinger, Sperrelemente, Gassenführungen oder Rastierkonturen nicht auf der Schaltwelle selbst angeordnet. Zudem würden einige Bauteile wie Rastierkonturen eine Schwächung der Schaltwelle zur Folge haben. Die Alternative, eine Schaltwelle größeren Durchmessers zu verwenden, erhöht die Masse der Schaltvorrichtung ganz erheblich. Häufig ist daher eine Anordnung einer Hülse auf der Schaltwelle vorgesehen. Die Hülse ist fest oder drehfest mit der Schaltwelle verbunden und weist auf ihrer Außenmantelfläche die einzelnen Funktionselemente auf.
Eine derartige Hülse für eine Schaltwelle ist beispielsweise in der DE 199 42 562 A1 offenbart. Gezeigt ist eine Rastierhülse, deren Einzelteile jeweils spanlos durch ein Tiefziehverfahren hergestellt sind. Dabei ist die Rastierhülse über eine Hülse auf der Schaltwelle befestigt. An einem Ende der Hülse ist eine Scheibe unlösbar befestigt, die von einem Topfteil umschlossen und an dessen Innenwandung befestigt ist. Durch einen axialen Versatz des Bodens zum Topfteil stellt sich eine radial gestufte Rastierhülse ein. In die Mantelfläche des Topfteils sind Rastausnehmungen eingeformt, die für eine separat zur Schaltwelle angeordnete Schaltarretierung bestimmt sind. Auf der Rastierhülse sind Schaltfinger verschweißt. Das Anbringen der Schaltfinger erfordert eine Schweißanlage; Schweißverzug kann nicht ausgeschlossen werden.
Weiterhin sind Schaltvorrichtungen bekannt, DE 100 52 935 , bei denen der Schaltfinger auf einem Ring sitzt, der auf der Schaltwelle geführt ist. Axial ist der Schaltfinger von zwei Sperrvorsprüngen flankiert, die auf einer verdrehgesicherten Hülse angeordnet sind.
Nachteilig an diesen Schaltvorrichtungen ist, dass die Hülsen relativ aufwendig herzustellen sind. Sie benötigen relativ viele formgebende Schritte und weisen Bereiche unterschiedlicher Werkstoffstärke auf, um den jeweiligen Belastungen gerecht zu werden.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltvorrichtung eines mehrgängigen Zahnräderwechselgetriebes bereitzustellen, die die vorstehend genannten Nachteile vermeidet.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die Sperrelemente sind nicht an einer gemeinsamen Hülse, sondern jeweils auf einer Ringscheibe auf der Schaltwelle angeordnet. Unter einer Ringscheibe ist dabei ein Bauteil zu verstehen, das axial kürzer baut als radial und die Schaltwelle zumindest teilweise umgreift. Die Sperrelemente sind vorzugsweise einteilig mit der Ringscheibe ausgebildet. Die Ringscheiben lassen sich einfacher als eine Hülse herstellen. Sie sind weniger komplex aufgebaut und benötigen in der Regel daher keine Nachbearbeitung.
Die Ringscheiben können spangebend aus Metall oder Sinterbauteilen oder aus Kunststoff hergestellt sein. Vorzugsweise sind die Ringscheiben umformtechnisch aus einem Blech hergestellt.
Die Ringscheiben sind fest mit der Schaltwelle verbunden. Um einen Schweißverzug zu vermeiden, sind sie vorzugsweise auf die Schaltwelle aufgeschrumpft. Alternativ oder zusätzlich können sie formschlüssig auf der Schaltwelle gesichert sein. Insbesondere bei einer als Schaltschiene mit einem nicht runden Querschnitt ausgebildeten Schaltwelle sind die Ringscheiben gegen ein Verdrehen formschlüssig gesichert.
Die Sperrelemente schließen den Schaltfinger axial ein; der Schaltfinger ist also axial zwischen den beiden Sperrelementen angeordnet. Wird die Schaltwelle zur Wahl einer Schaltgasse axial verschoben und mit ihr auch die Anordnung aus den Sperrelementen und dem Schaltfinger, so können die Sperrelemente formschlüssig in die nicht zu schaltenden Schaltelemente wie Schaltmäuler eingreifen oder diese teilweise umschließen. Zusätzlich können sie sich an gehäusefesten Gegenbauteilen abstützen.
Dadurch dass die Ringscheiben mit den Sperrelementen und dem Schaltfinger direkt auf der Schaltwelle befestigt sind, ist es nicht erforderlich, dass sie sich an einem ortfesten Getriebebauteil wie dem Schaltdom abstützen, können die Ringscheiben flexibel auf der Schaltwelle angeordnet werden. Insbesondere ist keine Nähe zum Schaltdom erforderlich, weil sie sich an diesem nicht abstützen müssen. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung baut zudem kurz.
In einer Variante der Erfindung ist der Schaltfinger ebenfalls auf einer Ringscheibe angeordnet, die auf der Schaltwelle befestigt ist. Damit wird ein Verschweißen des Schaltfingers auf der Schaltwelle vermieden, so dass die gesamte Schaltvorrichtung ohne Schweißvorgänge herstellbar ist. Damit können auch nicht schweißbare oder gehärtete Stähle für die Schaltwelle zum Einsatz kommen.
In einer Ausbildung der Erfindung sind die Ringscheiben nicht nur jeweils für sich auf der Schaltwelle befestigt, sondern auch zumindest teilweise untereinander fixiert. Eine Relativverdrehung der Bauteile zueinander, die eine Fehlfunktion bewirken könnte, wird dadurch unterbunden. Die Fixierung der beiden äußeren oder aller drei Ringscheiben kann beispielsweise durch ein axiales Verstiften oder ein Verprägen erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich weisen die Ringscheiben Nasen oder Laschen auf, die in die jeweils anderen Ringscheiben eingreifen oder diese umgreifen. Vorzugsweise sind diese Nasen axial gerichtet und dem Schaltfinger gegenüberliegend angeordnet.
In einer Ausbildung der Erfindung weisen eine oder mehrere Ringscheiben einen Befestigungskragen auf und sind somit buchsenförmig ausgestaltet. Über den Befestigungskragen sind die Ringscheiben gut mit der Schaltwelle verbindbar, da genügend Fläche zum Abstützen auf der Schaltwelle zur Verfügung steht. Somit können die Ringscheiben nicht verkippen und größere Kräfte abstützen. Die Innenkontur der Befestigungskragen ist auf die Kontur der Außenmantelfläche der Schaltwelle abgestimmt.
In einer Ausbildung der Erfindung sind die Ringscheiben aus profiliertem Blech hergestellt. So ist umformtechnisch eine kostengünstige Massenherstellung möglich, indem sowohl wenig Materialverschnitt oder Spanabfall entsteht als auch eine schnelle und unaufwändige Bearbeitung möglich ist. Vorzugsweise sind die Ringscheiben einteilig aufgebaut, so dass keine zusätzlichen Verbindungsmaßnahmen erforderlich sind. Alternativ zur Herstellung als Blech sind Ringscheiben mit Sperrelementen aus Kunststoff vorgesehen.
Die Sperrelemente sind beispielsweise als radial aus den äußeren Ringscheiben hervorstehende und axial gebogene Winkelabschnitte ausgebildet. Sie bilden dadurch sowohl radial als auch axial Anschlagflächen, die mit zum Getriebegehäuse festen Sperrflächen zusammenwirken können. Die Sperrelemente sind so angeordnet, dass sie in der Neutralstellung eine ungehinderte Axialbewegung der Schaltwelle mit dem Schaltfinger zulassen, hingegen bei gegenüber der Neutralstellung verdrehter Schaltwelle, also bei geschaltetem Gang, eine Axialbewegung unterbinden. Dazu sind die Winkelabschnitte vorzugsweise in Umfangsrichtung benachbart, aber versetzt zum Schaltfinger angeordnet. Dadurch dass der Schaltfinger innerhalb einer vorgewählten Schaltgasse zwei Gänge schalten kann, die von der Neutralstellung ausgehend Verdrehungen mit unterschiedlichem Vorzeichen erfordern, ist es zweckmäßig, die Winkelabschnitte symmetrisch, also beidseitig in Umfangsrichtung zum Schaltfinger versetzt, auszubilden.
Die Winkelabschnitte beider Sperrelemente weisen vorzugsweise nach außen gerichtete Radialflächen auf, die Teil einer gedachten Zylinderoberfläche sind. Dadurch ist sichergestellt, dass sie in Verbindung mit einem Schaltfinger, der radial weiter auskragt als die Winkelabschnitte, dass diese nicht mit den von dem Schaltfinger zu schaltenden Schaltmäulern in Berührung kommen und die Schaltvorrichtung ungewünscht blockieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
2 die Schaltvorrichtung nach 1 im Querschnitt und
3 die Schaltvorrichtung nach 1 im Längsschnitt.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 bis 3 zeigen eine Schaltvorrichtung 1 für ein mehrgängiges Zahnräderwechselgetriebe mit einer Schaltstange 2. Die Schaltstange 2 ist axial verschiebbar gelagert, um verschiedene Schaltgassen wählen zu können. Jeder Schaltgasse ist jeweils ein Übertragungsbauteil 3 in Form eines Schaltmauls zugeordnet. Nachdem aus der Neutralstellung die Schaltgassenwahl erfolgt ist, lässt sich die Schaltstange 2 in Umfangsrichtung im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn verdrehen. Ein auf der Schaltstange 2 drehfest angeordneter Schaltfinger 4 kontaktiert beim Verdrehen der Schaltwelle 2 die Flanken 5 des Schaltmauls 3 und verschiebt dieses damit, um den entsprechenden Gang zu schalten.
Der Schaltfinger 4 wird axial flankiert von zwei gleich aufgebauten Sperrelementen 6 und 16. Die Sperrelemente 6, 16 sind gestanzte und anschließend umgeformte Blechbauteile, die jeweils eine Ringscheibe 7, 17 aufweisen. An ihrem Innenradius ist die Ringscheibe 7 in Axialrichtung gezogen, so dass sie in eine Buchse 8 als Befestigungskragen übergeht, mittels der sie sich gut an der Schaltwelle 2 abstützen kann. Damit die Sperrelemente 6, 16 sich nicht nur abstützen, sondern zugleich verdrehsicher auf der Schaltwelle 2 gehalten sind, sind sie mit ihren Buchsen 8 auf die Schaltwelle 2 aufgepresst oder aufgeschrumpft. Damit wird ein Hitzeeintrag durch Verschweißen und folglich eine Materialverformung vermieden.
Die Ringscheibe 7 ist weist in einem ersten Bereich 9, der sich über etwas mehr als 180° erstreckt, einen konstanten Außendurchmesser auf, der im Vergleich zur Axiallänge der Buchse 8 kurz ausgebildet ist. Ein zweiter, radial breiterer Bereich 10 weist ein oder zwei Funktionsflächen 11, 12 auf, die die Sperrelemente im engeren Sinne darstellen. Die Funktionsflächen 11, 12 sind als sich in die gleiche Axialrichtung wie die Buchse 8 erstreckende bordartige Abkantungen ausgebildet, die in Umfangsrichtung verlaufen und sich je nach Axialpositionierung an nicht dargestellten, unbeweglichen Sperrgegenflächen abstützen können. Die beiden bordartigen Abkantungen sind durch eine Lücke 13 voneinander beabstandet, deren Breite in etwa der des Schaltfingers 4 entspricht. Im Längsschnitt gesehen ist das Sperrelement 6 J-förmig ausgebildet.
Die radial breiteren, zweiten Bereiche 10 der Ringscheiben 7 sind untereinander sowie mit einer weiteren, mittleren Ringscheibe 14, die den Schaltfinger 4 trägt, durch einen Stift 18 verstiftet. Die Ringscheibe 14 weist keine Buchse auf und ist vor dem Verstiften auf der Schaltwelle 2 beweglich angeordnet. Dank der fehlenden Buchse baut die Ringscheibe 14 axial besonders kurz und ist axial nicht breiter als der Schaltfinger 4 selbst. Die Ringscheibe 14 ist einteilig mit dem Schaltfinger 4 hergestellt und kann aus einem anderen Werkstoff als die Ringscheiben 7, 17 bestehen.
Durch das Verstiften wird die Ringscheibe 14 mit dem Schaltfinger 4 axial und umfangsseitig positioniert. Zusätzlich wird sie auf der dem Schaltfinger 4 abgewandten Seite gesichert. Dazu ist auf der dem Schaltfinger 4 abgewandten Seite eine sekantenartige Abflachung 15 ausgebildet, die von zwei Laschen 16 übergriffen wird, die jeweils auf den verschiedenen äußeren Ringscheiben 7 angeordnet sind. Die drei Ringscheiben 7, 14, 17 sind somit aneinander gesichert und bilden eine sehr kompakte Baueinheit.
Der zweite Bereich 10 der Ringscheibe 7 ist gegenüber dem ersten Bereich 9 um so viel breiter, wie es durch die Verstiftung und die umformtechnische Herstellung erforderlich ist. Bei Bedarf, wenn die Funktionsflächen 11, 12 mit weiter entfernt angeordneten Sperrgegenflächen zusammenwirken sollen, kann der zweite Bereich 10 auch breiter ausfallen, was die Masse der Ringscheibe 7 aber erhöht. Die radiale Breite des ersten Bereichs 9 ist sehr gering, da er durch den Ringschluss lediglich die Versteifung sicherstellen soll.
Bezugszeichenliste

1: Schaltvorrichtung
2: Schaltwelle
3: Übertragungsbauteil
4: Schaltfinger
5: Flanken
6: Sperrelement
7: Ringscheibe
8: Buchse
9: erster Bereich
10: zweiter Bereich
11: Funktionselement
12: Funktionselement
13: Lücke
14: mittlere Ringscheibe
15: Abflachung
16: Sperrelement
17: Ringscheibe
18: Stift
19

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

DE 19942562 A1 [0003]
DE 10052935 [0004]

Claims

Schaltvorrichtung (1) eines mehrgängigen Zahnräderwechselgetriebes, aufweisend: eine axial verschiebbare und in Umfangsrichtung verdrehbare Schaltwelle (2), wobei durch eine der Bewegungen eine Schaltgassenwahl und durch die andere ein Schaltvorgang vorgenommen wird, einen auf der Schaltwelle (2) angeordneten Schaltfinger (4), über den Übertragungsbauteile (3) betätigbar sind, welche das Ein- und Auslegen von Gängen ermöglichen, ein oder mehrere Sperrelemente (6, 16), die eine Bewegung der nicht gewählten Schaltgassen unterbinden, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sperrelemente den Schaltfinger (4) axial einschließen, wobei die Sperrelemente (6, 16) an auf der Schaltwelle (2) befestigten, axial äußeren Ringscheiben (7, 17) angeordnet sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltfinger (4) auf einer mittleren Ringscheibe (14) angeordnet ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Ringscheiben (7, 14, 17) aneinander fixiert sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Ringscheiben (7, 14, 17) axial verstiftet sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Ringscheiben (7, 17) einen Befestigungskragen (8) aufweisen.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Ringscheiben (7, 17) axial gerichtete Laschen (16) aufweisen, welche die mittlere Ringscheibe (14) radial umgreifen.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Ringscheiben (7, 17) profiliert sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrelemente (6, 16) einteilig ausgebildet sind.