DE102011076282A1

DE102011076282A1 - Schalteinheit

Info

Publication number: DE102011076282A1
Application number: DE201110076282
Authority: DE
Inventors: Matthias Feuerbach; Klaus Krämer; Uwe Schwarz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2012-11-29

Abstract

Schalteinheit (1) für ein Kraftfahrzeugzahnräderwechselgetriebe, aufweisend eine Schaltstange (2), e2) angeordnet ist, einen Schaltarm (4) mit einem Schaltmaul (5) zum Eingriff eines Schaltfingers, wobei der Schaltarm (4) und die Schaltgabel (3) miteinander verbunden sind, wobei der Schaltarm (4) über zumindest zwei axial zueinander versetzte Stützelemente (6, 7) an der Schaltstange (2) abgestüzt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schalteinheit für ein Kraftfahrzeugzahnräderwechselgetriebe mit einer Schaltstange, einer Schaltgabel, welche auf der Schaltstange angeordnet ist, und einem Schaltarm mit einem Schaltmaul zum Eingriff eines Schaltfingers, wobei der Schaltarm und die Schaltgabel miteinander verbunden sind.
Hintergrund der Erfindung
Schalteinrichtungen von Zahnräderwechselgetrieben für Kraftfahrzeuge weisen Schaltgabeln auf, die mit einer Schaltstange verbunden sind. Die Schaltgabeln greifen formschlüssig in Schiebemuffen einer Synchronisiereinrichtung ein, mit der über Kuppelelemente Losräder mit der Haupt- oder Vorgelegewelle kuppelbar sind.
Häufig sind die Schaltgabeln drehstarr mit der Schaltstange verbunden. Alternativ dazu können sie axial verschiebbar oder als Schaltschwingen gestaltete Schaltgabeln verdrehbar und eventuell zusätzlich axial verschiebbar zu der Schaltstange angeordnet sein.
Die Betätigung der Schaltgabeln erfolgt mittels Schaltfingern, die formschlüssig in mit den jeweiligen Schaltgabeln verbundene Schaltmäuler eingreifen und eine Verschiebung der Schaltgabeln ermöglichen. Die Schaltmäuler sind in der Regel an Schaltarmen angeordnet, die unmittelbar an der Schaltgabel befestigt sind.
Der Grundkörper der Schaltgabel ist zumeist ein durch Kaltumformen aus Blech hergestelltes Formteil. Das Formteil ist gabelförmig mit zwei zueinander beabstandeten Gabelenden ausgeführt. Mit der Schaltstange ist die Schaltgabel in der Regel über eine Nabe verbunden, die als zylindrische Führung ausgebildet ist und eine als koaxiales Führungsloch bzw. Durchgangsbohrung ausgebildete Aufnahme aufweist, mit der die Nabe auf der Schaltstange befestigt ist.
DE 10 2005 052 478 A1 zeigt eine Schaltgabel mit einem Schaltgabelgrundkörper, der ein gedoppeltes Blech aufweist, das die Schaltstange beidseitig radial umfasst. Die Schaltgabel weist ferner ein geschlossenes Schaltmaul auf, das durch zwei deckungsgleiche Durchgangsausnehmungen der Bleche gebildet ist. Nachteilig an dieser Ausbildung ist, dass die beiden Bleche miteinander verbunden werden müssen, was den Herstellungsaufwand und die Masse der gesamten Schaltanordnung erhöht. Weiterhin kann der Schaltfinger bei sehr großen Schaltkräften das Schaltmaul verformen und damit bei besonders langen Schaltarmen aus dünnem Material aus den Schaltmäulern ausbrechen, was zu Fehlfunktionen führt. Insbesondere wenn sich das Schaltmaul ungünstig zu den Lagerstellen der Schaltgabel angeordnet ist, kann sich das Schaltmaul senkrecht zur Schaltrichtung verformen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gewichtsreduzierte Schalteinheit zu schaffen, die einfach herstellbar ist und auch bei weit entfernter Anordnung des Schaltmauls zur Schaltgabel den Anforderungen an die aufzunehmenden Kräfte genügt.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Schalteinheit nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch dass der Schaltarm nicht nur einseitig an einem Stützelement, beispielsweise an die Schaltgabel, angebunden ist, sondern sich an einem zweiten Stützelement als Gegenhalterung abstützen kann, ist der Schaltarm mit dem Schaltmaul deutlich verwindungssteifer. Auch bei Überlast tritt keine Verformung außerhalb der zulässigen Grenzen auf, so dass der Schaltfinger nicht aus dem Schaltmaul herausspringen kann. Der Schaltarm kann damit aus dünnem Material hergestellt werden, was erst sehr lange Schaltarme ermöglicht, ohne die Masse der Schalteinheit unvertretbar zu erhöhen.
Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich für viele Schalteinheiten. So kann die eine zum Getriebegehäuse stationäre Schaltstange vorgesehen sein, auf der eine oder mehrere Schaltgabeln axial verschiebbar sind. Die Axialrichtung ist dabei durch die Haupterstreckungsrichtung der Schaltstange vorgegeben. Alternativ ist die Schaltstange axial verschiebbar. In diesem Fall kann eine erste der Schaltgabeln mit der Schaltstange fest verbunden sein, während die anderen Schaltgabeln relativ zur ersten Schaltgabel separat verschiebbar sind. Schließlich kann die Schaltstange als Schaltwelle ausschließlich oder zusätzlich zur Axialverschiebung drehbar gelagert sein.
Der Querschnitt der Schaltstange ist vorzugsweise kreisförmig, so dass eine Stange im engeren Sinne vorliegt. Ebenfalls werden unter Schaltstangen aber Schaltschienen verstanden, die beispielsweise ein gestanztes Rechteckprofil aufweisen.
Obwohl sich die Erfindung besonders für Schalteinheiten eignet, bei denen mehrere Schaltgabeln auf einer Schaltstange angeordnet sind, ist für die prinzipielle Realisierung der Erfindung nur eine Schaltgabel erforderlich. Die Schaltgabel kann ausschließlich linear entlang der Axialachse beweglich sein, oder aber sie ist als Schaltschwinge auch verschwenkbar oder verdrehbar. Mit der Schaltgabel ist ein Schaltarm verbunden, über den die Schaltgabel bewegbar ist. Dazu weist der Schaltarm ein Schaltmaul zum Eingriff eines Schaltfingers auf. Aus Bauraumgründen erstreckt sich der Schaltarm vorzugsweise in Axialrichtung parallel zur Schaltstange.
Der Schaltarm der Schaltgabel ist aus einem relativ dünnen Material ausgebildet, das sich ohne das erfindungsgemäße, zweite Stützelement bei hohem Lasteintrag verformen kann. Die Erfindung eignet sich besonders für Schaltarme aus Flachmaterial. Ein Schaltarm lässt sich beispielsweise auf einfache Weise stanzen, wobei gleichzeitig das Schaltmaul in Form einer auf den zu verwendenden Schaltfinger abgestimmten Ausnehmung in den Schaltarm eingebracht werden kann. Vorgesehen sind als Ausgangsmaterial für den Schaltarm insbesondere Stahlblech, Aluminiumblech oder Kunststoffe. Aufgrund des zweiten Stützelements kann eine Profilierung des Schaltarms entfallen, so dass er sich besonders einfach fertigen lässt.
Erfindungsgemäß sind mindestens zwei Stützelemente für den Schaltarm vorgesehen. Die Stützelemente sind auf der Schaltstange angeordnet und umgeben diese vorzugsweise formschlüssig. Ein besonders einfacher und damit massearmer Aufbau ergibt sich, wenn das erste Stützelement durch die Schaltgabel selbst gebildet ist. Dazu kann der Schaltarm an der Schaltgabel verschraubt oder verschweißt sein. Der Schaltarm wirkt dann unmittelbar auf die Schaltgabel ein.
Das zweite und axial versetzt zum ersten angeordnete Stützelement ist in einer Ausführungsform fest, beispielsweise durch Aufschrumpfen, mit der Schaltstange verbunden. Das Stützelement kann in diesem Fall ausschließlich die Anbindung des Schaltarms übernehmen. Sofern es möglich ist, empfiehlt es sich jedoch, zur Anbindung des Schaltarms ein bereits vorhandenes Bauteil wie eine Rastierhülse zusätzlich zu nutzen.
In einer anderen Ausführungsform ist das Stützelement auf der Schaltstange beweglich angeordnet und bildet einen Lagerbock, der die für den Schaltweg der Schaltgabel erforderliche Bewegung zulässt. Dazu kann der Schaltarm auf der einen Seite in einem Schlitz der Schaltgabel auf einem Bolzen schwenkbar befestigt werden und mit Hilfe des Lagerbocks in seiner Sollposition auf der Schaltstange gelagert werden. Vorzugsweise sind das zweite Stützelement und der Schaltarm fest miteinander verbunden. In einer anderen Variante greift ein Teil des Schaltarms in eine Nut am zweiten Stützelement. Die Nut ist so geformt, dass auch nach der jeweiligen Schaltbewegung in Axial- oder Umfangsrichtung ein Teil des Schaltarms in der Nut formschlüssig geführt ist und sich dort abstützen kann.
Das zweite Stützelement kann auch durch den Schaltarm selbst gebildet sein. Dazu weist dieser beispielsweise eine endseitige, Abwinklung auf, die in eine Radialebene der Schaltstange gerichtet ist. Die Abwinklung ist mit einer zur Schaltstange komplementären Ausnehmung versehen, so dass sich der Schaltarm über die Abwinklung an der Schaltstange abstützt. Die Ausnehmung kann durch Ziehen eines Bordes verstärkt werden, der sich seinerseits auch an einer in der Ausnehmung angeordneten Lageraußenhülse abstützen kann.
In einer weiteren Variante der Erfindung sind mehr als zwei Stützelemente vorgesehen. So lassen sich nicht nur besonders lange Schaltarme realisieren, sondern auch Kräfte aus unterschiedlichen Richtungen sicher abfangen.
In einer Variante der Erfindung weist der Schaltarm ein geschlossenes Schaltmaul auf. Der Schaltarm weist also eine Durchgangsausnehmung als Schaltmaul auf, durch die die Schaltwelle geführt ist, wobei ein Teil der Durchgangsausnehmung das Schaltmaul im engeren Sinne bildet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich der Schaltarm unter Last so verformt, dass er sich möglichst großflächig abstützen kann. Dazu ist in einer Variante vorgesehen, dass der Schaltarm bei Überlast an mehreren Stützstellen der Schaltstange oder eines anderen Getriebebauteils anliegt. Die Verformung des so gegen Überlast geschützten Schaltmauls erfolgt aber erst bei Überschreiten eines Schwellwerts.
Die Stützelemente sind bevorzugt so angeordnet, dass sie die eingeleiteten Kräfte sicher aufnehmen. Dies ist in der Regel der Fall, wenn das zweite Stützelement axial möglichst nah am Schaltmaul angeordnet ist. Die Stützelemente sind in der Regel an den axialen Enden des Schaltarms angeordnet. Bei einer Ausfüjhrungsform, die besonders hohe Kräfte aufnehmen kann, ist das zweite Stützelement axial zwischen dem Schaltmaul und der Schaltgabel als erstem Stützelement angeordnet.
Die Erfindung eignet sich besonders für Schalteinheiten, die mehrere Schaltgabeln mit jeweils einem zugehörigen Schaltmaul aufweisen. Häufig ist dann zwar eines der Schaltmäuler direkt an der Schaltstange befestigbar, das andere muss dann aber mit dessen Schaltgabel beweglich zur Schaltstange sein, damit sich die Schaltgabeln unabhängig voneinander verschieben lassen. Besonders eignet sich in diesem Fall eine axial gleiche Anordnung der Schaltmäuler, so dass diese durch einen gemeinsamen, in einer Radialebene zur Schaltstange beweglichen Schaltfinger verschoben werden können. Der Schaltfinger braucht nicht in mehr als zwei Dimensionen (Umfangsrichtung, Axialrichtung) verschiebbar sein. Dadurch wird die Umgebungskonstruktion vereinfacht.
Zusammenfassend kann die Erfindung gut bei besonders langen Schaltarmen eingesetzt werden, da zum einen die Masse des Schaltarms eine verhältnismäßig große Rolle spielt, zum anderen der Schaltarm sich besonders leicht verformt. Unter einem langen Schaltarm wird dabei ein Schaltarm verstanden, der eine größere Länge als der Durchmesser der zu schaltenden Schaltgabel aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Schalteinheit in einer perspektivischen, teilweise geschnittenen Ansicht,
2 die leicht gedrehte Schalteinheit nach 1 im Querschnitt und
3 die Schalteinheit nach 1 in perspektivischer und verkleinerter Ansicht.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 bis 3 zeigen eine Schalteinheit 1 mit einer Schaltstange 2. Auf der Schaltstange ist eine Schaltgabel 3 axialverschieblich angeordnet. Dazu ist der Gabelkörper 9 der Schaltgabel 3 über eine nabenförmige Führungshülse 10 auf der Schaltstange 2 gelagert. Mit dem Gabelkörper 9 ist ein erster axialer Endabschnitt 17 des Schaltarms 4 durch einen Stift 11 fest verbunden. Der aus Flachmaterial hergestellte Schaltarm 4 ist radial außen an einer weiteren Schaltgabel 13 (3) über einen ausgestellten Abschnitt 21 vorbei geführt und ist an seinem anderen axialen Endabschnitt 18 mit einem Lagerbock 8 verschraubt. Der Schaltarm 4 weist ferner eine Ausnehmung als ein Schaltmaul 5 auf, in das ein nicht dargestellter Schaltfinger eingreifen kann. Durch die axiale Bewegung des Schaltfingers wird zunächst der Schaltarm 4 und mit ihm die Schaltgabel 3 sowie der Lagerbock 8 relativ zur Schaltstange 2 bewegt, um einen Gang zu schalten oder zu lösen.
Auf der Schaltwelle 2 ist eine weitere Schaltgabel 13 angeordnet. Die Schaltgabel 13 ist drehbar zur als Schaltwelle ausgebildeten Schaltstange 2 gelagert. Das weitere Schaltmaul 15 für die Schaltgabel 13 ist daher nicht direkt an der Schaltgabel 13 befestigt, sondern mit der Schaltstange 2 durch Bolzen 12 fest verbunden. Zur Aufnahme des das weitere Schaltmaul 15 tagenden Blechs weist die Schaltstange 2 Abflachungen 16 auf.
Die beiden Schaltmäuler 5, 15 sind so zueinander angeordnet, dass sie in Neutralstellung die gleiche axiale Position einnehmen.
Der Lagerbock 8 und die Schaltgabel 3 bilden zwei Stützelemente 6, 7 für den Schaltarm 4. Die auf das Schaltmaul 5 wirkenden Kräfte greifen über einen sehr langen Hebelarm, der größer ist als der Durchmesser d des Gabelkörpers 9, an der Schaltgabel 3 an. Die Blechdicke des Schaltarms 4 entspricht jedoch in etwa der Blechdicke der Schaltgabel 3. Um zu verhindern, dass unter Belastung der Schaltarm 4 tordiert oder sich das Schaltmaul 5 verformt und eine Fehlfunktion auftreten könnte, ist der Schaltarm 4 mittels einer Schraube 14 auf dem Lagerbock 8 fixiert. Der Lagerbock 8 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Massivbauteil, an dem sich der Schaltarm 4 flächig abstützen kann. Aufgrund dieser Fixierung können weitere, den Schaltarm 4 versteifende Maßnahmen wie das Einbringen von Sicken oder Biegungen vermieden werden, so dass der Schaltarm als einfaches Blechteil stanzbar ist, ohne dass es aufwändiger Nachbearbeitungsschritte bedarf.
Bezugszeichenliste

1: Schalteinheit
2: Schaltstange
3: Schaltgabel
4: Schaltarm
5: Schaltmaul
6: erstes Stützelement
7: zweites Stützelement
8: Lagerbock
9: Grundkörper
10: Führungshülse
11: Stift
12: Bolzen
13: weitere Schaltgabel
14: Schraube
15: weiteres Schaltmaul
16: Abflachung
17: Endabschnitt
18: Endabschnitt
19: Grundkörper
20: Führungshülse
21: ausgestellter Abschnitt
22
l: axiale Schaltarmlänge
d: Schaltgabeldurchmesser

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 102005052478 A1 [0006]

Claims

Schalteinheit (1) für ein Kraftfahrzeugzahnräderwechselgetriebe, aufweisend – eine Schaltstange (2), – eine Schaltgabel (3), welche auf der Schaltstange (2) angeordnet ist, – einen Schaltarm (4) mit einem Schaltmaul (5) zum Eingriff eines Schaltfingers, wobei der Schaltarm (4) und die Schaltgabel (3) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltarm (4) über zumindest zwei axial zueinander versetzte Stützelemente (6, 7) an der Schaltstange (2) abgestüzt ist.
Schalteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stützelement (6) durch die Schaltgabel (3) gebildet ist.
Schalteinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stützelement (7) als ein Lagerbock (8) ausgebildet ist.
Schalteinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (8) auf der Schaltstange (2) beweglich angeordnet ist.
Schalteinheit nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmaul (5) mit dem zweiten Stützelement (7) verschraubt ist.
Schalteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltarm (4) aus Blech ausgebildet ist und seine axiale Länge (l) größer als der Schaltgabeldurchmesser (d) ist.
Schalteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (1) ein weiteres Schaltmaul (15) und eine weitere Schaltgabel (13) aufweist, die über das weitere Schaltmaul (15) betätigbar ist.
Schalteinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Schaltmaul (15) fest an der Schaltstange (2) angeordnet ist.
Schalteinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schaltmäuler (5, 15) an axial gleicher Position angeordnet sind.
Schalteinheit nach einem der Ansprüche 7–9, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine der Schaltgabeln (13) fest mit der Schaltstange (2) verbunden ist.