DE102011079175A1

DE102011079175A1 - Schaltgabel

Info

Publication number: DE102011079175A1
Application number: DE201110079175
Authority: DE
Inventors: Klaus Krämer; Jochen Löffelmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2013-01-17

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Schaltgabel (1) eines Kraftfahrzeugwechselgetriebes mit einem Gabelkörper (2) zum Eingriff in eine Schaltmuffe, mit einem Führungsrohr (3), das eine Durchgangsausnehmung (10) zur Führung einer Schaltstange aufweist, und mit einer Rastkontur (26), wobei die Rastkontur (26) auf dem Führungsrohr (3) ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schaltgabel eines Kraftfahrzeugwechselgetriebes mit einem Gabelkörper zum Eingriff in eine Schaltmuffe, einem Führungsrohr mit einer Durchgangsausnehmung zur Führung einer Schaltstange und einer Rastkontur.
Hintergrund der Erfindung
Schalteinrichtungen für Zahnräderwechselgetriebe weisen häufig Schaltgabeln auf, die mit einer Schaltstange verbunden sind. Die Schaltgabeln greifen in der Regel formschlüssig in Schaltmuffen von Synchronisiereinrichtungen ein, mit denen über Kuppelelemente Losräder mit der Haupt- oder Vorgelegewelle kuppelbar sind.
Häufig sind die Schaltgabeln drehstarr mit der Schaltstange verbunden. Alternativ dazu kann jedoch eine als Schaltschwinge geschaltete Schaltgabel axial verschiebbar und/oder verdrehbar zur Schaltstange angeordnet sein. Die Betätigung der Schaltgabel erfolgt dann mittels eines Schaltfingers, der formschlüssig in ein mit der Schaltgabel verbundenes Schaltmaul eines Schaltarms eingreift und eine Verschiebung der Schaltgabel ermöglicht.
Die geschalteten Gänge und die Neutralstellung werden mittels einer in der Regel getriebegehäusefest angeordneten Schaltarretierung gehalten, durch die die Position der Schaltgabel durch ein Zusammenwirken mit einem Rastgebirge fixiert wird.
In DE 103 42 133 A1 ist das Rastgebirge, mit dem ein Rastelement der Schaltarretierung zusammenwirkt, auf der Schaltstange angeordnet. Dadurch wird die Schaltstange in unerwünschter Weise geschwächt, wenn nicht besondere Gegenmaßnahmen ergriffen werden, die aber zusätzlichen Aufwand erfordern.
Zur Vermeidung dieses Nachteils ist in DE 101 24 201 A1 vorgeschlagen, die Rastkontur in die Basis einer Schaltgabel einzubringen. Dadurch kann ggf. auf ein Härten der Schaltstange verzichtet werden. Diese Anordnung eignet sich aber nicht für verschenkbare Schaltelemente. Außerdem muss das Blechmaterial dicker gewählt werden, als es für die Belastung ohne Rastkontur an der Basis der Schaltgabel erforderlich ist.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der Rastkontur vorzusehen, die die vorstehend beschriebenen Nachteile vermeidet.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltgabel nach Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung ermöglicht somit die Verwendung von besonders dünnem Blech für den Schaltgabelgrundkörper oder eine besonders kleine Basis, die schon aus räumlich-körperlichen Gründen die Rastkontur nicht aufnehmen kann. Insbesondere wenn das Führungsrohr vergleichsweise massiv ist, ist er gut geeignet, die auftretenden Rastierkräfte aufzunehmen. In ein als Massivbauteil hergestelltes, hohlzylindrisches Führungsrohr kann die Rastkontur auch eingebracht werden, ohne den Innendurchmesser des Hohlzylinders zu verändern. Damit kann die Rastkontur auch spanend erzeugt oder nachbearbeitet werden, ohne die Stabilität der Schaltgabel zu beeinflussen. Ein zusätzliches Bauteil wie eine Rastierhülse ist nicht erforderlich, und die Schaltstange, auf welcher das Führungsrohr angeordnet wird, braucht nicht bearbeitet und damit geschwächt werden.
Das Führungsrohr kann allein oder im verbauten Zustand als Nabe der Schaltgabel gehärtet werden.
In einer Ausführungsform ist das Führungsrohr unter Außerachtlassung der Rastkontur als ein symmetrischer Hohlzylinder ausgebildet, der an seinem Außenumfang die Rastkontur trägt. In einer anderen Ausgestaltung ist das Führungsrohr einteilig mit einem Trägerteil versehen, das die Rastkontur aufnimmt.
Das Führungsrohr umgibt die Schaltstange radial vollständig. Dazu weist es eine Durchgangsausnehmung für die Schaltstange auf, die ringförmig gestaltet ist. Die Durchgangsausnehmung ist in der Regel koaxial angeordnet.
Das Führungsrohr ist im Vergleich zum Gabelkörper vorzugsweise massiv ausgebildet und beispielsweise durch Walzen auf einem Dorn gefertigt. Das Führungsrohr kann auf die Schaltstange aufgeschrumpft, verpresst, stoffschlüssig verbunden oder formschlüssig gesichert werden. Ist das Führungsrohr vergleichsweise dünnwandig, können der Grundkörper und das Führungsrohr verprägt werden. Das Führungsrohr kann alternativ auch mit dem Grundkörper verstemmt werden. Ebenfalls vorgesehen sind weitere Fügeverfahren ohne Temperatureinwirkung wie Toxen oder Vernieten.
Das Führungsrohr und der Gabelkörper als Grundkörper der Schaltgabel in Gabelform sind vorzugsweise separat hergestellte Einzelteile. Der Gabelkörper wird dann auf dem Außenumfang des Führungsrohrs angeordnet und dort form- oder kraftschlüssig gesichert. Durch den Verzicht auf Schweißverfahren oder sonstige thermische Fügeverfahren wird nicht nur ein Verzug der Bauteile vermieden, sondern diese können auch prozesstechnisch schnell miteinander verbunden werden.
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 häufig als zylindrisches Führungsrohr ausgebildet ist und eine meist als koaxiales Führungsloch bzw. Durchgangsbohrung ausgebildete Aufnahme aufweist, mit der sie auf der Schaltstange befestigt ist.
Die Befestigung der Schaltgabel und gegebenenfalls eines Schaltarms an dem Führungsrohr erfolgen in der Regel mittels eines thermischen Fügeverfahrens, wie etwa Schweißen; aber auch andere Fügeverfahren sind denkbar.
Die Schaltstange kann als lediglich linear verschiebbares Stellelement oder als verdrehbare und ggf. zusätzlich verschiebbare Schaltwelle ausgebildet sein. Sie weist im einfachsten Fall einen kreisförmiges Außenprofil auf. Eine als Schaltschiene aus einem dicken Blech gestanzte Schaltstange weist ein Rechteckaußenprofil auf. Auch andere Außenprofile sind möglich.
Für vergleichsweise massive Führungsrohre ist vorgesehen, dass diese im Längsschnitt gesehen ein stufenförmiges Profil aufweisen. Der Grundkörper und gegebenenfalls weitere Bauteile der Schaltgabel können auf das Führungsrohr einzeln oder gemeinsam aufgeschoben werden, an der Stufe auf der Außenmantelfläche anschlagen. Nach dem Aufschieben können diese stirnseitig durch ein Verbördeln der Stirnseite des Führungsrohres gesichert werden.
In einer Ausbildung der Erfindung ist die Durchgangsausnehmung des Führungsrohrs komplementär zum Schaltstangenaußenprofil ausgebildet. Dadurch kann die Schaltgabel mit dem Führungsrohr direkt mit der Schaltstange sicher verbunden werden. Das Führungsrohr kann dazu auf die Schaltstange aufgeschrumpft werden.
Weicht das Schaltstangenaußenprofil von einer kreisförmigen Außenkontur ab, ist die Schaltgabel zusätzlich formschlüssig auf der Schaltstange gesichert.
Zusätzlich ist es dadurch möglich, die Schaltgabel auf der Schaltstange unter einem vorbestimmten Winkel zu befestigen. Die Montage ist durch die Anordnung des Verbundes der Schaltgabel mit der Schaltstange vorgeben, und eine Fehlmontage wird vermieden.
In einer anderen Ausbildung sind in der Durchgangsausnehmung des Führungsrohrs Gleitlagerbuchsen oder Wälzlager aufgenommen. Diese können in der Durchgangsausnehmung verpresst sein. Die Buchsen oder Lager können auch eine Adapterfunktion übernehmen, so dass die Durchgangsausnehmung und die Außenkontur eine unterschiedliche Größe und/oder unterschiedliche Form aufweisen können.
Am Führungsrohr stützt sich der Gabelkörper ab. Zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung ist es vorteilhaft, wenn das Führungsrohr keine konturlose, zylindrische Außenmantelfläche aufweist sondern eine oder mehrere Abflachungen, Anschläge, Nuten oder anderweitige Vorsprünge für den Gabelkörper. Aber auch eine zylindersymmetrische Mantelfläche kann formschlüssig gesichert werden, indem der Gabelkörper das Führungsrohr auf seiner axialen Länge umgreift. Alternativ ist eine kraftschlüssige Verbindung denkbar, die beispielsweise über ein das Führungsrohr radial umgreifenden Ring den Gabelkörper anbindet.
In einer Variante der Erfindung stützt sich neben dem Gabelkörper ebenfalls der Schaltarm am Führungsrohr ab. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Abstützen des Schaltarms am Führungsrohr so erfolgt, dass beim Betätigen der Schaltgabel die Verbindung zwischen dem Gabelkörper und dem Führungsrohr entlastet wird. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass ein Teil des Schaltarms sich axial direkt am Führungsrohr und in seiner entgegengesetzten Richtung über einen Teil des Gabelkörpers abstützt, der sich seinerseits in Betätigungsrichtung am Führungsrohr abstützt. Dadurch ist sichergestellt, dass beidseits der Radialebene des Gabelkörpers nahezu die gleiche Zug- bzw. Druckbelastung auf den Gabelkörper ausgeübt wird, was die Verbindung zwischen dem Führungsrohr und dem Grundkörper entlastet.
Zur Entlastung der Verbindungen zwischen den Bauteilen ist es vorteilhaft, den Schaltarm als ein Winkelbauteil auszubilden. Der das Schaltmaul am Führungsrohr abstützende Anbindungsbereich des Winkelbauteils liegt dann in einer anderen Ebene als der Bereich, der das Schaltmaul trägt. Zweckmäßig, aber nicht erforderlich ist, dass der Winkel zwischen diesen Bereichen als rechter Winkel ausgebildet ist. Die Bewegung des Schaltmauls erfolgt in dieser Ausführungsform vorzugsweise ebenso wie die der Schaltgabel in Axialrichtung.
Die Rastkontur, welche das Führungsrohr aufweist, weist mehrere Vertiefungen auf, um ein Rastelement einer Schaltarretierung zu sichern. Sie kann in das Führungsrohr beispielsweise verprägt sein. Die Rastkontur kann in Umfangsrichtung gesehen sich auf einen bestimmten Winkelbereich beschränken oder aber als umlaufendes Nutprofil ausgebildet sein. Ein Vorteil der umlaufenden Nuten ist, dass bei einer als Schaltwelle ausgebildeten Schaltstange diese unabhängig von der Drehwinkelstellung immer der getriebefest angeordneten Schaltarretierung mit dem Rastelement das gleiche Rastprofil zuwendet und allein bei einer Axialbewegung der Schaltstange Federarbeit gegen das Rastelement geleistet wird. Bei einer als Zentralschaltwelle eingesetzten Schaltstange sind die in jeder Schaltgasse erzeugten Schaltkräfte dann gleich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erste erfindungsgemäße Schaltgabel in einer perspektivischen Ansicht,
2 die Schaltgabel nach 1 in einer gedrehten Ansicht und
3 die Schaltgabel nach 1 im Längsschnitt.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 und 2 zeigen eine Schaltgabel 1 eines Kraftfahrzeugwechselgetriebes mit einem Gabelkörper 2, einem Führungsrohr 3 und einem Schaltarm 4.
Der Gabelkörper 2 ist aus einem metallenen Dickblech gestanzt und etwa halbkreisförmig mit zwei Gabelenden 5, 6 ausgebildet. An den Gabelenden 5, 6 sind Gleitschuhe 7, 8 befestigt, die im montierten Zustand der Schaltgabel 1 in eine Ringnut einer nicht dargestellten Schaltmuffe eingreifen und die Reibung zwischen der Schaltgabel 1 und der Schaltmuffe herabsetzen. Der Gabelkörper 2 weist eine Führungsaussparung 15 in seiner Basis 16 auf und ist über diese mit dem Führungsrohr 3 fest verbunden.
Das Führungsrohr 3 weist eine verhältnismäßig dicke Wandstärke auf und ist als Hohlzylinder mit einem kreiszylindrischen Außenmantel 9 und einer kreiszylindrischen, konzentrischen Durchgangsausnehmung 10 versehen. Zur Anbindung des Gabelkörpers 2 ist das Führungsrohr 3 seinem einen axialen Ende mit einer Nut 11 versehen (3). Die Nut 11 ist bei gleichbleibendem Innendurchmesser der Durchgangsausnehmung 10 durch eine dünnere Wandstärke des Führungsrohrs 3 gebildet. In das Führungsrohr 3 sind Laufhülsen 24 eingepresst.
Die Führungsaussparung 15 ist im Wesentlichen komplementär zu der Kontur des Außenmantels 9 im Bereich der Nut 11. Die Nutwand 12, die nach axial innen gerichtet ist, verläuft als radial gerichteter Ringabsatz. Die axial außen angeordnete Nutwand 13 ist als nach radial außen gerichteter Bördelrand ausgebildet, der durch ein Bördeln des endseitigen Bereichs mit geringerer Wandstärke gebildet ist, nachdem der Gabelkörper 2 auf das Führungsrohr 3 aufgeschoben ist. Die Nutbreite entspricht der Wandstärke des Gabelkörpers 2.
Der Schaltarm 4 der Schaltgabel 1 ist mit einem Schaltmaul 14 versehen, in das ein nicht dargestellter Schaltfinger zur Verschiebung der Schaltgabel 1 eingreifen kann. Der Schaltarm 4 ist als ein Winkelbauteil aus Stahlblech ausgebildet, dessen zwei Winkelabschnitte 18, 19 als zwei in etwa gleichgroße, rechtwinklig zueinander angeordnete Schenkel ausgebildet sind, wobei der erste Schenkel einen axial vorstehenden Schaltmaulabschnitt 20 aufweist. Der in Stanzbiegetechnik hergestellte Schaltarm 4 aus Stahl weist in seinem ersten Winkelabschnitt 18 neben dem Schaltmaul 14 eine H-förmige Freistanzung 21 auf, die der der 6 entspricht. Über die Freistanzung 21 ist der Schaltarm 4 unmittelbar mit dem Gabelkörper 2 verbunden. Dazu greift der Gabelkörper 2 mit einem Zapfen 22 in die Freistanzung 21 ein, wobei der Zapfen 22 nach der Montage verformt wurde. Anstelle eines Zapfens 22 und einer Freistanzung 21 sind auch ein oder mehrere andere form- und/oder kraftschlüssige Verbindungen denkbar.
Der zweite Winkelabschnitt 19 und der Grundkörper 2 sind axial parallel gerichtet und voneinander beabstandet. Zur Abstützung des Schaltarms 4 auf dem Führungsrohr 3 weist der zweite Winkelabschnitt 19 eine Aussparung 17 auf. Die Aussparung 17 ist im Wesentlichen komplementär zur Kontur des Außenmantels 9 des Führungsrohrs 3 ausgebildet und mittig auf dem zweiten Winkelabschnitt 19 angeordnet.
In das in Massivbauweise hergestellte Führungsrohr 3 in dessen Außenmantel 9 eine Rastkontur 26 eingeformt. Die Rastkontur 26 ist axial endseitig angeordnet. Gegen diese ist eine Rastkugel einer nicht dargestellten Schaltarretierung vorspannbar.
Bezugszeichenliste

1: Schaltgabel
2: Gabelkörper
3: Führungsrohr
4: Schaltarm
5: Gabelende
6: Gabelende
7: Führung
8: Durchgangsöffnung
9: Außenmantel
10: Durchgangsausnehmung
11: Nut
12: Nutwand
13: Nutwand
14: Schaltmaul
15: Führungsaussparung
16: Basis
17: Aussparung
18: erster Winkelabschnitt
19: zweiter Winkelabschnitt
20: Schaltmaulabschnitt
21: Freistanzung
22: Zapfen
23: (nicht belegt)
24: Laufhülse
25: (nicht belegt)
26: Rastkontur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10342133 A1 [0005]
DE 10124201 A1 [0006]

Claims

Schaltgabel (1) eines Kraftfahrzeugwechselgetriebes, aufweisend – einen Gabelkörper (2) zum Eingriff in eine Schaltmuffe, – ein Führungsrohr (3) mit einer Durchgangsausnehmung (10) zur Führung einer Schaltstange und – einer Rastkontur (26) dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkontur (26) auf dem Führungsrohr (3) ausgebildet ist.
Schaltgabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkontur (26) durch eine Prägung ausgebildet ist.
Schaltgabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkontur (26) als umlaufende Nuten auf dem Führungsrohr (3) ausgebildet sind.
Schaltgabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkontur (26) in das Führungsrohr (3) eingewalzt oder durch spanenden Abhub hergestellt ist.
Schalteinheit mit einer Schaltstange und einer Schaltgabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (3) auf der Schaltstange verpresst oder verprägt ist.
Schaltgabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gabelkörper (2) und der Außenmantel (9) des Führungsrohrs (3) miteinander verstemmt, verbördelt oder verprägt sind.
Schaltgabel nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltarm (4) sich am Führungsrohr (3) derart abstützt, dass er die Verbindung des Gabelkörpers (2) mit dem Außenmantel (9) des Führungsrohrs (3) entlastet.