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Die Erfindung betrifft eine innere Schaltbetätigung für ein Schaltgetriebe mit einer Schaltwelle, welche um ihre Achse drehbeweglich und in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist, und mit wenigstens zwei Rastelementen, welche mit Gegenrastmitteln zusammenwirken, um die Schaltwelle in wenigstens einer Drehposition und in wenigstens einer Hubposition zu arretieren, wobei eines der Rastelemente zum Arretieren der Schaltwelle in der Hubposition und das andere der Rastelemente zum Arretieren der Schaltwelle in der Drehposition dient. Die Erfindung betrifft ferner ein Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug.
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Eine Schaltbetätigung der hier angesprochenen Art dient zum Schalten eines Schaltgetriebes, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, von einem Gang in einen anderen Gang. Dazu weist die Schaltbetätigung eine Schaltwelle auf, welche um ihre Mittelachse drehbeweglich und in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist. Durch die Verschiebebewegung wird die Schaltwelle üblicherweise entlang einer sogenannten Gasse verschoben, um je nach Position mit unterschiedlichen Schaltungskörpern, beispielsweise in Art einer Schaltgabel, in Wirkverbindung zu treten. Durch die Drehbewegung erfolgt die Betätigung des Schaltkörpers an dem Schaltgetriebe, um einen Gang einzulegen. Auf diese Art und Weise ist durch die Schaltbetätigung ein Schalten in mehrere unterschiedliche Gänge des Schaltgetriebes möglich. Für gewöhnlich ist die innere Schaltbetätigung direkt an dem Gehäuse des Schaltgetriebes angeordnet, beispielsweise in einem separaten Gehäuse, dem sogenannten Schaltungsdeckel, zumindest teilweise untergebracht.
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Um die Schaltwelle bei eingelegtem Gang in der eingenommenen Position zu fixieren, weisen die Schaltbetätigungen üblicherweise zwei Rastelemente auf, welche mit Gegenrastmitteln zusammenwirken. Für gewöhnlich dient eines der Rastelemente dabei zum Arretieren der Schaltwelle in einer Hubposition und das andere der Rastelemente zum Arretieren der Schaltwelle in einer Drehposition.
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Die Rastelemente sind üblicherweise vorgefertigte Einheiten, welche beispielsweise an dem Schaltungsdeckel montiert sind und einen Rastkörper sowie einen Führungskörper aufweisen. Der Rastkörper tritt gegen das jeweils zugehörige Gegenrastmittel in Wirkkontakt und der Führungskörper ermöglicht zumindest begrenzt eine geführte Bewegung entlang einer Gegenführungsfläche, um den verbundenen Rastkörper gegen das jeweilige Gegenrastmittel in die Arretierposition zu bringen und auch wieder herausbringen zu können. Dieser Mechanismus zum Bewegen des jeweiligen Rastelementes in die Arretierposition ist bisher relativ aufbauend und erfordert einen relativ großen Bauraum, um den Schaltungsdeckel mitsamt der inneren Schaltbetätigung an das Gehäuse des Schaltgetriebes montieren zu können. Insgesamt ist dadurch die Montage der Schaltbetätigung erschwert.
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Ein weiterer Aspekt ist es, dass bei der Neuentwicklung von Fahrzeugen zur Einhaltung der hohen Anforderungen an den Fußgängerschutz eine aufbauende Schaltbetätigung und damit ein aufbauender Schaltungsdeckel möglichst zu vermeiden ist. Insofern wird es angestrebt, die Schaltmasse der inneren Schaltbetätigung möglichst in einem Bereich unter dem Batterieträger eines Kraftfahrzeuges unterzubringen, so dass die Schaltmasse bereits in diesem Bereich frei schwingen kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine innere Schaltbetätigung mit den eingangs genannten Merkmalen bereit zu stellen, welche im Bereich ihrer Rastelemente und Gegenrastmittel kompakt baut. Ferner soll ein Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen werden, welches für ein Zusammenwirken mit einer solchen inneren Schaltbetätigung geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird mit einer inneren Schaltbetätigung gelöst, welche die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Ferner wird die Aufgabe mit einem Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruches 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
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Eine erfindungsgemäße innere Schaltbetätigung für ein Schaltgetriebe hat eine vorzugsweise innere Schaltwelle, welche um ihre Achse, insbesondere Mittelachse, drehbeweglich und in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist. Die Schaltbetätigung hat ferner wenigstens zwei Rastelemente, welche mit Gegenrastmitteln zusammenwirken, um die Schaltwelle in wenigstens einer Drehposition bzw. Drehlage und in wenigstens einer Hubposition bzw. Hublage zu arretieren, wobei eines der Rastelemente zum Arretieren der Schaltwelle in der Hubposition und das andere der Rastelemente zum Arretieren der Schaltwelle in der Drehposition dient.
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Nach der Erfindung sind die Rastelemente gegen die Gegenrastmittel durch die Kraft eines gemeinsamen Federelementes bewegbar. Durch diese Maßnahme ist die Schaltbetätigung im Bereich seiner Arretiereinrichtung kompakt zu realisieren, da die Rastelemente auf ein gemeinsames Bauteil, nämlich das Federelement zurückgreifen. Gegenüber einer Schaltbetätigung, bei der jedes Rastelement mit einem jeweils zugehörigen Federelement zusammenwirkt, wird durch die erfindungsgemäße Schaltbetätigung ein Federelement eingespart, so dass sich ein geringerer Platzbedarf für die Rastelemente ergibt und die Schaltbetätigung insgesamt gewichtsmäßig leichter ist.
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Die erfindungsgemäße Schaltbetätigung kann zumindest teilweise innerhalb eines Gehäuses, insbesondere Schaltungsdeckels, angeordnet sein, wobei das Gehäuse bzw. der Schaltungsdeckel an dem Gehäuse eines Schaltgetriebes montierbar bzw. montiert ist. Bei dem Schaltungsdeckel bzw. Gehäuse kann es sich um ein außenliegendes Gehäuse handeln. Durch die erfindungsgemäße Schaltbetätigung kann das Gehäuse bzw. der Schaltungsdeckel besonders kompakt gebaut werden, so dass die wenigstens eine Schaltmasse der Schaltbetätigung mit ausreichend Abstand unterhalb des Batterieträgers des Kraftfahrzeuges unter zu bringen ist, um ungestört schwingen zu können.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Rastelemente gegen die Gegenrastmittel in radialer Richtung bezüglich der Schaltwelle bewegbar sind und vorzugsweise zwischen den Rastelementen das Federelement angeordnet ist. Auch diese Maßnahme zielt auf einen baulich kompakten Aufbau der Schaltbetätigung, insbesondere im Bereich seiner Rastelemente, ab. Sofern die Rastelemente jeweils einen Rastkörper aufweisen, welcher mit dem zugehörigen Gegenrastmittel in Wirkstellung tritt, liegt mit Vorteil das Federelement zumindest zwischen den Rastkörpern der Rastelemente.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Rastelemente durch die Kraft des Federelementes in radialer Richtung bezüglich der Schaltwelle nach außen bewegbar sind. Beispielsweise können die Rastelemente zueinander diametral in radialer Richtung bezüglich der Schaltwelle angeordnet sein, so dass sie zueinander in entgegengesetzter Richtung nach außen bewegbar sind. Auch diese Maßnahmen zielen darauf ab, die Schaltbetätigung kompakt zu bauen. Indem nämlich die Rastelemente nach außen bewegbar sind, ist die Schaltbetätigung besonders in radialer Richtung kompakt ausgebildet.
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Dies ist besonders dann der Fall, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung in radialer Richtung bezüglich der Schaltelemente die Rastelemente innenliegend und die Gegenrastmittel außenliegend angeordnet sind. Dadurch sind nach außen abstehende Rastelemente vermieden, da die äußere Begrenzung durch die Gegenrastmittel gebildet ist.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Rastelemente in einer gemeinsamen im Wesentlichen senkrecht zur Achse der Schaltwelle liegenden Ebene angeordnet sind. Dadurch ist in axialer Richtung der Schaltwelle im Bereich der Rastelemente ein besonders kompakter Aufbau der Schaltbetätigung realisiert, denn die Rastelemente liegen in axialer Richtung der Schaltwelle im Wesentlichen ohne oder weitgehend ohne Versatz zueinander.
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Es bietet sich an, dass die Rastelemente in radialer Richtung bezüglich der Schaltwelle derart bewegbar gelagert sind, dass sich die Rastelemente in einer gemeinsamen, im Wesentlichen senkrecht zur Achse der Schaltwelle liegenden Ebene bewegen. Dadurch ist die Schaltbetätigung im Bereich der Rastelemente in axialer Richtung der Schaltwelle auf einen minimalen Platzbedarf reduziert.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass eines der Rastelemente an dem anderen Rastelement translatorisch bewegbar gelagert ist, wobei das andere Rastelement wiederum an der Schaltwelle, insbesondere in einer Aufnahme oder einem Gehäuse der Schaltwelle, translatorisch bewegbar gehalten ist. Dadurch ist eine kompakte Lagerung erreicht, so dass sich zumindest in radialer Richtung eine klein bauende Anordnung der Rastelemente in technisch einfacher Weise ergibt, da lediglich eines der Rastelemente an der Schaltwelle gelagert ist. Um auch das andere Rastelement translatorisch bewegbar zu halten, wird bei dieser Ausgestaltung der Erfindung das an der Schaltwelle bereits gelagerte Rastelement genutzt.
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Es bietet sich an, dass das eine Rastelement an dem anderen Rastelement unter Zwischenschaltung eines Lagers, insbesondere Gleitlagers oder Wälzlagers, wie beispielsweise einer Kugelumlaufbüchse, translatorisch bewegbar gelagert ist.
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Ergänzend oder alternativ bietet es sich an, dass das andere Rastelement an der Schaltwelle unter Zwischenschaltung eines Lagers, insbesondere Gleitlagers oder Wälzlagers, wie beispielsweise einer Kugelumlaufbüchse, translatorisch bewegbar gelagert ist.
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Durch die Gleitlagerung und/oder die Wälzlagerung wenigstens eines der Rastelemente ist eine leichtgängige Bewegbarkeit der Rastelemente sichergestellt, so dass die Rastelemente auch kleinste translatorische Bewegungen in radialer Richtung bezüglich der Schaltwelle ausführen.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das eine Rastelement, welches an dem anderen Rastelement translatorisch bewegbar gelagert ist, zum Arretieren der Schaltwelle in der wenigstens einen Drehposition dient. Dadurch ist ein Arretieren der Schaltwelle in der Drehposition auch gegen solche Gegenrastmittel gewährleistet, welche beispielsweise mehrere in geringem Abstand zueinander angeordnete Aufnahmen zur Aufnahme des Rastelementes aufweisen. Um eine Arretierung bei diesen kleinsten Abständen sicher zu stellen, wird ein in seiner Ausstellbewegung leicht ansprechendes Rastelement benötigt. Dieser Anforderung ist dadurch Rechnung getragen, dass das Rastelement zum Arretieren der Schaltwelle in der Drehposition dient, welches an dem anderen Rastelement bewegbar gelagert ist. Durch die Kraft des Federelementes spricht dieses Rastelement in seiner Bewegung schneller als das an der Schaltwelle gelagerte Rastelement an.
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Selbstverständlich kann es auch vorgesehen sein, dass das an der Schaltwelle translatorisch bewegbar gelagerte Rastelement zum Arretieren der Schaltwelle in der wenigstens einen Drehposition genutzt wird.
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Nach einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Rastelemente jeweils einen Rastkörper und einen den Rastkörper tragenden Trägerkörper aufweisen oder daraus gebildet sind. Der Rastkörper ist dazu ausgebildet, um in Wirkstellung gegen die Gegenrastmittel zu treten. Beispielsweise kann der Rastkörper durch eine Kugel, Rolle oder dergleichen Element gebildet sein, welches dazu geeignet ist, um mit den Gegenrastmitteln eine Arretierverbindung zu erzeugen.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Rastkörper wenigstens eines der Rastelemente an dem zugehörigen Trägerkörper um wenigstens eine Drehachse drehbar gelagert ist. Der Rastkörper ist somit dazu ausgebildet, relativ gegenüber dem Trägerkörper eine Drehbewegung ausführen zu können. Dadurch ist die Schaltbetätigung besonders leichtgängig, da zum Überführen der Schaltwelle von einer Drehposition in eine andere Drehposition und/oder von einer Hubposition in eine andere Hubposition der zugehörige Rastkörper an den zugehörigen Gegenrastmitteln abrollen kann, so dass der Rastkörper mit geringem Kraftaufwand leichtgängig in die Arretierposition gegen die Gegenrastmittel zu bringen ist.
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Der Trägerkörper kann neben seiner Funktion als Träger für den Rastkörper zusätzlich als Führungskörper dienen, so dass durch den Trägerkörper eine geführte Bewegung des Rastelementes in Richtung gegen das zugehörige Gegenrastmittel erreicht ist.
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Beispielsweise kann einer der Trägerkörper an dem anderen Trägerkörper in radialer Richtung bezüglich der Schaltwelle bewegbar bzw. verschiebbar gelagert sein, wobei der andere Trägerkörper wiederum an der Schaltwelle in radialer Richtung bewegbar bzw. verschiebbar gelagert ist.
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Auch kann wenigstens ein Lager zur Lagerung wenigstens eines der Trägerkörper vorgesehen sein. Beispielsweise kann einer der Trägerkörper an dem anderen Trägerkörper unter Zwischenschaltung eines Lagers in radialer Richtung bezüglich der Schaltwelle bewegbar gelagert sein, wobei der andere Trägerkörper wiederum an der Schaltwelle unter Zwischenschaltung eines weiteren Lagers in radialer Richtung bewegbar gelagert ist.
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Es bietet sich an, dass der an der Schaltwelle gelagerte Trägerkörper und das zwischengeschaltete Lager ein Kunststoffteil oder Kunststoffhybridteil sind. Indem der Trägerkörper und das Lager jeweils ein Kunststoffteil oder Kunststoffhybridteil sind, ist eine Entkopplung von Schwingungen besonders wirkungsvoll erreicht.
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Das Lager, insbesondere Gleitlager oder Lagerbuchse, kann an dem zugehörigen Trägerkörper ausgebildet, insbesondere angeformt sein. Denkbar ist es, dass der Trägerkörper und das Lager, insbesondere Gleitlager oder Lagerbuchse, ein gemeinsames Kunststoffteil oder Kunststoffhybridteil bilden. Durch die Montage des Trägerkörpers ist zugleich das Lager montiert. Eine separate Montage des Lagers entfällt.
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Die Schaltwelle oder ein mit dem Lager in Wirkkontakt stehendes Gehäuse der Schaltwelle sollte natürlich dann zumindest in dem Kontaktbereich mit dem Lager aus Kunststoff bestehen, um einen möglichst verschleißfreies axiales Bewegen des Trägerkörpers relativ gegenüber der Schaltwelle zu gewährleisten Es kann auch vorgesehen sein, dass das Lager, insbesondere Gleitlager oder Lagerbuchse, an der Schaltwelle oder dem Gehäuse der Schaltwelle, gegen welches das Lager anliegt, angespritzt ist. Die Schaltwelle bzw. das Gehäuse kann metallisch sein. Auch durch diese Maßnahme ist die Montage des Lagers eingespart, da es bereits an der Schaltwelle vorliegt.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Lager, insbesondere Gleitlager bzw. Lagerbuchse, durch wenigstens eine Wandung gebildet ist, welche eine umfangsseitig innenliegende Kunststoffschicht aufweist, die von einer Metallstruktur, wie beispielsweise Metallhülse, umgeben ist. Bevorzugt ist die Kunststoffschicht von einer Metallstruktur und einer Elastomerstruktur umgeben, wobei die Elastomerstruktur sich bevorzugt zwischen der Kunststoffschicht und der Metallstruktur befindet. Es ist dadurch ein hohes Maß an Schwingungsentkopplung bei gleichzeitig hoher Stabilität der Lagerung erreicht. Die Metallstruktur bzw. die Metallhülse ermöglicht ferner eine optimale Montage des Lagers beispielsweise an der Schaltwelle.
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In die gleiche Richtung zielt die Maßnahme einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, wonach die wenigstens eine Wandung des Lagers, insbesondere Gleitlagers bzw. Lagerbuchse, durch eine Metallstruktur bzw. eine Metallhülse gebildet ist, welche mit Kunststoff umspritzt ist, so dass auf diese Weise eine Kunststoffstruktur gebildet ist.
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Gute Gleiteigenschaften verbunden mit einem hohen Maß an Entkopplung von Schwingungen werden erreicht, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der an dem Lager, insbesondere Gleitlager bzw. Lagerbuchse, gelagerte Trägerkörper zumindest mit seiner Kontaktfläche aus Kunststoff besteht, insbesondere der Trägerkörper ein Kunststoffbauteil oder Kunststoffhybridbauteil ist, und die Kunststoffschicht des Lagers, Gleitlagers oder der Lagerbuchse die Kontaktfläche zu dem Trägerkörper bildet. Bevorzugt ist das Lager gegen die Schaltwelle befestigt, insbesondere pressgepasst eingebaut. Beispielsweise ist dazu die Metallstruktur des Lagers, insbesondere Gleitlagers bzw. Lagerbuchse, auf ein vorgegebenes Maß angefertigt, so dass dadurch die Presspassung gegenüber der Schaltwelle erreicht werden kann.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Trägerkörper zylinderförmig ausgebildet sind und wenigstens einer der Trägerkörper ein in radialer Richtung bezüglich der Schaltwelle liegender Hohlzylinder ist, in welchem der andere Trägerkörper gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Gleitlagers oder Wälzlagers, insbesondere eines Lagers der vorstehend beschriebenen Art, gelagert ist. Indem der eine Trägerkörper in dem Hohlraum des anderen Trägerkörpers aufgenommen ist, also der eine Trägerkörper in den anderen Trägerkörper eingeschoben ist bzw. eingeschoben werden kann, ist eine in radialer Richtung bezüglich der Schaltwelle kompakte Anordnung der beiden Trägerkörper zueinander realisiert. Der außenliegende Trägerkörper dient dabei bevorzugt als Lagerung für den eingeschobenen innenliegenden Trägerkörper.
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Es bietet sich an, dass in dem Hohlraum des als Hohlzylinder ausgebildeten Trägerkörpers das Federelement angeordnet ist. Es ist dadurch der sowieso bereits vorhandene Hohlraum zur Aufnahme des Federelementes genutzt, durch dessen Kraft die Rastelemente gegen die Gegenrastmittel in Arretierposition gebracht werden.
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Eine besonders kompakte Ausgestaltung der Schaltbetätigung im Bereich der Rastelemente ist dann erreicht, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beide Trägerkörper als Hohlzylinder ausgebildet sind und der eine Trägerkörper in dem anderen Trägerkörper gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Gleitlagers oder Wälzlagers, insbesondere eines Lagers der vorstehend beschriebenen Art, gelagert ist, wobei in dem innenliegenden Trägerkörper das Federelement aufgenommen ist.
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Das gemeinsame Federelement kann sich einerseits gegen den einen Trägerkörper und andererseits gegen den anderen Trägerkörper abstützen. Beispielsweise kann sich das Federelement gegen jeweils sich stirnseitig an dem Hohlzylinder zumindest teilweise erstreckende Materialabschnitte abstützen.
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Das Federelement kann eine Druckfeder sein, welche beispielsweise in Art einer Schraubenfeder ausgebildet ist. Bevorzugt ist das Federelement ein metallisches Federelement.
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Es bietet sich an, dass wenigstens einer der Trägerkörper gegen ein insbesondere bewegungsfest mit der Schaltwelle verbundenes Gehäuse oder gegen eine mit der Schaltwelle verbundene Aufnahme, insbesondere eine Aufnahme der vorstehend beschriebenen Art, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Gleitlagers oder Wälzlagers, insbesondere eines Lagers der vorstehend beschriebenen Art, in radialer Richtung bezüglich der Schaltwelle bewegbar gelagert ist. Dadurch ist der wenigstens eine Trägerkörper reibungsarm bewegbar an der Schaltwelle gelagert, so dass bei Betätigung der Schaltwelle die Bewegbarkeit des an dem Gehäuse bzw. der Aufnahme gelagerten Trägerkörpers gewährleistet ist, um die Schaltwelle in der wenigstens einen Hubposition oder Drehposition zu arretieren.
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Eine besonders kompakt bauende Lagerung der Trägerkörper ist erreicht, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung wenigstens ein Trägerkörper als Hohlzylinder ausgebildet ist und darin der andere Trägerkörper gelagert ist, wobei der als Hohlzylinder ausgebildete Trägerkörper wiederum an dem mit der Schaltwelle verbundenen Gehäuse bzw. Aufnahme bewegbar gelagert ist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schaltwelle wenigstens in zwei Längsabschnitte geteilt ist und dazwischen die Rastelemente angeordnet sind. Dadurch weist die Schaltwelle trotz der daran ausgebildeten Rastelemente zwei freie Enden auf, durch welche in technisch einfacher Weise eine Integrierung der Schaltwelle in den gesamten Schaltmechanismus der inneren Schaltbetätigung erreicht wird.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Gegenrastmittel als Kontur am Innenumfang eines Hohlzylinders, beispielsweise in Art einer Hülse, Buchse oder dergleichen ausgebildet sind. Dadurch sind die Gegenrastmittel kompakt bauend und in technisch einfacher Art und Weise realisiert, da sowohl die Gegenrastmittel für das eine Rastelement als auch die Gegenrastmittel für das andere Rastelement an einen gemeinsamen Hohlzylinder ausgebildet sein können bzw. ausgebildet sind und dazu der Innenumfang des Hohlzylinders genutzt wird.
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Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer inneren Schaltbetätigung der vorstehend beschriebenen Art.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
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Es zeigen:
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1 eine mögliche Ausführungsform eines Schaltungsdeckels zur Aufnahme einer erfindungsgemäßen Schaltbetätigung, wobei der Schaltungsdeckel an einem Gehäuse eines Schaltgetriebes für ein Kraftfahrzeug montiert ist und in Abstand zu dem Gehäuse sich ein Batterieträger für das Kraftfahrzeug befindet,
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2 eine Seitenansicht eines Teils einer möglichen Ausführungsform einer inneren Schaltbetätigung, welche in den Schaltungsdeckel der 1 integrierbar ist, mit Rastelementen, wobei die dazu gehörigen Gegenrastmittel weggelassen sind,
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3 die Schaltbetätigung gemäß der 2 in einer Schnittzeichnung, wobei die Rastelemente und die dazugehörigen Gegenrastmittel dargestellt sind,
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4 die Rastelemente der Schaltbetätigung gemäß der 3 in Schnittdarstellung,
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5 ein mögliches Beispiel für die Lagerung der Rastelemente, wie sie in der Schaltbetätigung gemäß der 2 und 3 zum Einsatz kommt,
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6 eine mögliche Ausführungsform eines Lagers zur Lagerung der Rastelemente in einem vergrößerten perspektivischen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Schaltbetätigung und
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7 ein weiteres mögliches Beispiel für die Lagerung der Rastelemente, wie sie in der Schaltbetätigung gemäß der 2 und 3 zum Einsatz kommt in Schnittdarstellung und
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8 das Lagerungsbeispiel gemäß der 7 in einer perspektivischen Darstellung.
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1 zeigt – in einer Teildarstellung – ein Schaltgetriebe 100 und einen Batterieträger 200, wie sie beide beispielsweise in einem Kraftfahrzeug verbaut sind. Der Batterieträger 200 liegt dabei in einem Abstand zum Getriebegehäuse 110 des Schaltgetriebes 100.
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An dem Getriebegehäuse 110 ist nach außen stehend, ein Gehäuse 50 montiert, welches beispielsweise in Art eines Schaltungsdeckels ausgebildet sein kann. Das Gehäuse 50 ist so kompakt ausgebildet, dass es mit seinem oberen Ende unterhalb des unteren Endes des Batterieträgers 200 endet, also im Wesentlichen vollständig in dem Zwischenraum zwischen dem Batterieträger 200 und dem Getriebegehäuse 110 verbleibt.
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Das Gehäuse 50 kann ein Kunststoffgehäuse sein und dient der Aufnahme einer inneren Schaltbetätigung, welche zum Schalten des Schaltgetriebes 100 dient. Um ein derartiges kompaktes Gehäuse, wie das Gehäuse 50 der 1, nutzen zu können, ist eine entsprechend kompakt bauende Schaltbetätigung notwendig. Eine solche Schaltbetätigung ist durch eine erfindungsgemäße innere Schaltbetätigung 1 realisiert, wie sie aus 2 und 3 ersichtlich ist. Die 2 zeigt – in schematischer Darstellung – einen Teil der Schaltbetätigung 1 in einer Seitenansicht. In der 3 ist in schematischer Darstellung der Teil der Schaltbetätigung 1 gemäß der 2 als Schnitt gezeigt.
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Die Schaltbetätigung 1 weist eine Schaltwelle 2 auf, welche bevorzugt um ihre Wellenachse 3 verdrehbar und in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist. Durch die Verdrehbarkeit der Schaltwelle 2 ist es möglich, einen mit der Schaltwelle 2 wirkverbundenen (in den 2 und 3 nicht dargestellten) Schaltkörper, bspw. eine Schaltgabel, zu betätigen und damit einen Gang einzulegen. Durch die axiale Verschiebbarkeit der Schaltwelle 2 ist es möglich, die Schaltwelle 2 entlang einer Schaltgasse zu bewegen, um die Schaltwelle 2 mit einem anderen Schaltkörper in Wirkverbindung zu bringen und somit einen anderen Gang einzulegen.
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Die Schaltbetätigung 1 weist ferner wenigstens zwei Rastelemente 4 und 5 auf, welche der Schaltwelle 2 zugeordnet sind und von der Schaltwelle 2 radial nach außen wegstehen. Bevorzugt sind die Rastelemente 4 und 5 diametral gegenüberliegend angeordnet.
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Wie insbesondere aus der 3 ersichtlich ist, wirken die Rastelemente 4 und 5 mit Gegenrastmitteln 6 und 7 zusammen, um die Schaltwelle 2 in wenigstens einer Drehposition und in wenigstens einer Hubposition zu arretieren. Bevorzugt dient dazu eines der Rastelemente 4, 5 zum Arretieren der Schaltwelle 2 in der Hubposition und das andere der Rastelemente 4, 5 zum Arretieren der Schaltwelle 2 in der Drehposition.
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Die kompakte Bauweise der Schaltbetätigung 1 ist unter anderem bedingt durch ein von den Rastelementen 4 und 5 gemeinsam genutztes Federelement 8, wie es insbesondere aus der 3 ersichtlich ist. Das Federelement 8 ist zwischen den Rastelementen 4 und 5 angeordnet und dient dazu, durch seine Kraft die Rastelemente 4 und 5 jeweils gegen die zugehörigen Gegenrastmittel 6 bzw. 7 zu bewegen und dadurch die Schaltwelle 2 in der jeweils vorliegenden Hubposition und/oder Drehposition zu arretieren.
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Insbesondere sind die Rastelemente 4 und 5 durch die Kraft des gemeinsamen Federelementes 8 in radialer Richtung bezüglich der Schaltwelle 2 nach außen bewegbar und werden durch die Federkraft in der Arretierposition an dem zugehörigen Gegenrastmittel 6 bzw. 7 gehalten. Die Rastelemente 4 und 5 sind dazu innenliegend und die Gegenrastmittel 6 und 7 gegenüber den Rastelementen 4 und 5 außenliegend angeordnet.
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Die Rastelemente 4 und 5 sind bevorzugt in einer gemeinsamen im Wesentlichen senkrecht zur Achse 3 der Schaltwelle 2 liegenden Ebene angeordnet. Die Rastelemente 4 und 5 sind dabei in radialer Richtung bezüglich der Schaltwelle 2 derart bewegbar gelagert, dass sich die Rastelemente 4 und 5 in der Ebene bewegen, oder in einer gemeinsamen im Wesentlichen senkrecht zur Achse 3 der Schaltwelle 2 liegenden Ebene bewegen.
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Wie insbesondere aus der 3 ersichtlich ist, sind die Rastelemente 4 und 5 jeweils durch einen Rastkörper 9 bzw. 10 und einen damit fest verbundenen Trägerkörper 11 bzw. 12 gebildet, wobei der Rastkörper 9 bzw. 10 beispielsweise in Art einer Kugel ausgebildet sein kann. Der Trägerkörper 11 bzw. 12 ist bevorzugt länglich ausgebildet und weist an seinem einen Ende den Rastkörper 9 bzw. 10 auf.
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Wie insbesondere aus der 3 ersichtlich ist, können die Trägerkörper 11, 12 als Hohlzylinder ausgebildet sein, wobei der eine Trägerkörper 11 in dem anderen Trägerkörper 12 zumindest teilweise eingeschoben und dadurch gegenüber dem Trägerkörper 12 gelagert ist. Dabei kann das Federelement 8 innerhalb des Hohlraumes des innenliegenden Trägerkörpers 11 aufgenommen sein.
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Wie aus 4 ersichtlich ist, kann das Federelement 8 sich einerseits gegen eine Bodenfläche 19 des innenliegenden Trägerkörpers 11 und andererseits gegen beispielsweise eine Bodenfläche 20 des außenliegenden Trägerkörpers 12 abstützen. Dadurch wird eine im Wesentlichen in Längsrichtung der Trägerkörper 11 und 12 wirkende Federkraft erzeugt, wenn das Federelement 8 gespannt wird.
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Wie beispielhaft in der 4 dargestellt ist, kann der innere Trägerkörper 11 an dem außenliegenden Trägerkörper 12 durch ein zwischengeschaltetes Lager in Art eines in Radialrichtung wirkenden Wälzlagers 14 gelagert sein.
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Weiterhin ist der außenliegende Trägerkörper 12 bevorzugt gegenüber einem Gehäuse 13 oder einer Aufnahme für die Rastelemente 4 und 5 bewegbar gelagert, wobei zwischen dem Trägerkörper 12 und dem Gehäuse 13 ein in radialer Richtung bezüglich dem zylinderförmig ausgebildeten Trägerkörper 12 wirkendes Lager 15 in Art eines Wälzlagers oder Gleitlagers zwischengeschaltet sein kann (3).
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Wie insbesondere aus der 3 ersichtlich ist, kann die Schaltwelle 2 durch wenigstens zwei Längsabschnitte 16 und 17 zweigeteilt sein. Jeweils ein Ende des jeweiligen Längsabschnittes 16 bzw. 17 ist mit dem Gehäuse 13 für die Rastelemente 4 und 5 fest verbunden, so dass die Schaltwelle 2 trotz Zwischenschaltung der Rastelemente 4 und 5 die Hubbewegung wie auch ihre Drehbewegung ausführen kann.
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Die Gegenrastmittel 6 und 7 können an dem Innenumfang eines Hohlzylinders 18 ausgebildet sein. Dazu kann der Innenumfang des Hohlzylinders 18 eine in entsprechender Weise ausgebildete Kontur aufweisen, so dass in wenigstens einer oder mehrerer Hubpositionen der Schaltwelle 2 das Rastelement 4 jeweils in einer zugehörigen Aufnahme der Kontur einrasten und damit die Arretierung herstellen kann. Ebenso kann über einen Abschnitt des Innenumfangs eine entsprechende Kontur ausgebildet sein, so dass in wenigstens einer oder mehrere Drehpositionen, insbesondere Verdrehwinkel, der Schaltwelle 2 das Rastelement 5 in eine zugehörige Aufnahme dieser Kontur in Rastposition gelangt und damit im Hinblick auf die Drehbewegung der Schaltwelle 2 eine Arretierung erreicht ist.
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Die Gegenrastmittel 6 und 7, insbesondere der Hohlzylinder 18, sind bevorzugt gehäusefest bezüglich eines Schaltungsgehäuses, insbesondere des Gehäuses 50, und/oder des Getriebegehäuses 110, angeordnet, wie es aus der 1 ersichtlich ist.
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5 zeigt ein Lagerungsbeispiel für die Rastelemente 4 und 5 der Schaltbetätigung 1 gemäß der 2 bis 4. Bauteile der Darstellung gemäß der 5, welche mit den Bauteilen der Schaltbetätigung 1 gemäß der 2 bis 4 identisch oder funktionsgleich sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen; insofern wird auf die Beschreibung zu der Schaltbetätigung 1 gemäß der 2 bis 4 verwiesen.
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In der 5 sind der Einfachheit halber die Gegenrastmittel weggelassen. Auch ist der Einfachheit halber die Schaltwelle weggelassen und stattdessen lediglich die Wellenachse 3 dargestellt.
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Wie aus der 5 ersichtlich ist, ist der Trägerkörper 11 in dem als Hohlwelle ausgebildeten Trägerkörper 12 des Rastelementes 5 translatorisch verschiebbar gelagert. Der Trägerkörper 11 stützt sich dazu mit seinem Außenumfang gegen ein Lager 14' ab, welches sich wiederum gegen den Innenumfang des Trägerkörpers 12 abstützt, in den das Lager 14' zusammen mit dem Trägerkörper 11 eingeschoben ist. Das Lager 14' ist als Axiallager ausgebildet, um den Trägerkörper 11 relativ gegenüber dem Trägerkörper 12 gegen die Kraft des Federelementes 8 zumindest minimal translatorisch verschieben zu können und damit die Rastelemente 4 und 5 in die angestrebte Arretierposition gegen das (in der 5 nicht dargestellte) jeweilige Gegenrastmittel zu bringen. Das Lager 14' ist bei der Ausführung gemäß der 5 als Kugelumlaufbüchse ausgebildet. Selbstverständlich kann das Lager 14' auch in anderer Art und Weise ausgebildet sein.
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Der außenliegende Trägerkörper 12 stützt sich mit seinem Außenumfang gegen ein Lager 15' ab, welches sich wiederum gegen das Gehäuse 13 bzw. die Aufnahme abstützt, das mit der (in der 5 nicht dargestellten) Schaltwelle drehfest und verschiebefest verbunden ist. Das Lager 15' ist in der Ausführungsform gemäß der 5 als Gleitbuchse ausgebildet, welche in eine Durchgangsöffnung des Gehäuses 13 eingeführt ist, wobei dessen Innenraum der Trägerkörper 12 eingeschoben ist. Das Lager 15' ist derart ausgestaltet, dass der Trägerkörper 12 gegenüber dem Gehäuse 13 zumindest geringfügig translatorisch in Richtung der Achse 21 hin und her bewegbar ist.
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Das Lager 15' kann an dem Trägerkörper 12 drehfest und/oder verschiebefest angeordnet sein, so dass das Lager 15' relativ gegenüber dem Gehäuse 13 bewegbar ist. Auch kann es sein, dass das Lager 15' drehfest und/oder verschiebefest an dem Gehäuse 13 angeordnet ist, so dass der Trägerkörper 12 relativ gegenüber dem Lager 15' bewegbar ist. Schließlich ist es auch denkbar, dass das Lager 15' gegenüber dem Trägerkörper 12 und gegenüber dem Gehäuse 13 bewegbar, insbesondere drehbewegbar und/oder verschiebbar ist.
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6 zeigt einen Ausschnitt aus einer Schaltbetätigung, welche beispielsweise die Schaltbetätigung der 2 und 3 sein kann. Aus der 6 ist ein Abschnitt des Trägerkörpers 11 sowie des Trägerkörpers 12 ersichtlich, welche durch das Wälzlager 14 gegeneinander gelagert sind. Auch ist aus der 6 ein Teil des Gehäuses 13 ersichtlich, an dem der Trägerkörper 12 gelagert ist. Zwischen dem Trägerkörper 12 und dem Gehäuse 13 ist ein Lager 15'' vorgesehen, welches beispielsweise als Gleitlager, insbesondere Lagerbuchse, ausgebildet ist.
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Die Wandung des Gleitlagers 15'' ist mehrschichtig aufgebaut und weist eine innenliegende Kunststoffschicht 22 und eine die Kunststoffschicht 22 umgebende, insbesondere außenliegende Metallstruktur 24 auf. Zwischen der Metallstruktur 24 und der Kunststoffschicht 22 kann zusätzlich eine Elastomerstruktur 23 vorhanden sein. Die Metallstruktur 24 kann in Art einer Metallhülse ausgebildet sein.
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Bevorzugt ist der Trägerkörper 12 zumindest in dem Kontaktbereich mit der Kunststoffschicht 22 des Lagers 15'' ebenfalls aus Kunststoff gebildet, so dass hierdurch eine optimale Gleitpaarung hergestellt ist. Bevorzugt ist ferner das Lager 15'' mittels der Metallstruktur 24 gegen das Gehäuse 13 pressverpasst, wobei das Gehäuse 13 bevorzugt zumindest im Kontaktbereich mit der Metallstruktur 24 ebenfalls metallisch ausgebildet ist.
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Durch die Rastelemente 4 und 5, welche erfindungsgemäß gegen die Kraft des einen gemeinsamen Federelementes 8 bewegbar sind, ist ein in radialer Richtung bezüglich der Achse 3 nach außen wirkender bzw. nach außen bewegbarer doppelwirkender Detent realisiert. Dieser doppelwirkende Detent ist in einer Baueinheit gebildet und ist daher baulich wesentlich kompakter ausgestaltet als beispielsweise bisher zum Einsatz kommende separate Detenten zur Arretierung der Schaltwelle 2 in Hubrichtung und in Schwenkrichtung.
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Durch die Erfindung kann der Schaltungsdeckel kompakter geführt werden, was die Montage des Schaltungsdeckels an das Gehäuse des Schaltungsgetriebes bei kompakten Kraftfahrzeugen erleichtert. Auch sind durch die Erfindung die Produktionskosten des Schaltgetriebes erheblich reduziert.
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Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Rastelemente lassen sich etwaige Reibkräfte an den Lagerstellen der Rastelemente gering halten. Auch ist eine einfache Montage der erfindungsgemäßen Schaltbetätigung, insbesondere der daran vorgesehenen Rastelemente möglich. Etwaige aufwendige und kostenintensive Presspassungen für die Rastelemente sind bei der Erfindung nicht erforderlich.
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7 und 8 zeigen ein weiteres mögliches Lagerungsbeispiel für die Lagerung der Rastelemente, wie sie in der Schaltbetätigung gemäß der 2 und 3 zum Einsatz kommt, in zwei unterschiedlichen Darstellungen.
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Es ist dort ein Trägerkörper 12''' vorgesehen, an welchem ein Lager 15''' beispielsweise in der Art eines Gleitlagers oder einer Lagerbuchse, angeformt ist. Der Trägerkörper 12''' und das Lager 15''' bilden bevorzugt ein gemeinsames Kunststoffteil oder Kunststoffhybridteil. Das Lager 15'' steht im Wirkkontakt mit der Schaltwelle 2 oder dem Gehäuse 13 gemäß den 2 und 3, welche bzw. welches der Einfachheit halber in den 7 und 8 nicht dargestellt ist.
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Wie aus der 8 ersichtlich ist, können Schmiermittelkanäle 25 an dem Außenumfang des Trägerkörpers 12''' vorgesehen sein, an welchem das Lager 15''' ausgebildet ist. Die Schmiermittelkanäle sind bevorzugt über den Umfang des Trägerkörpers 12''' bzw. des Lagers 15''' verteilt in äquidistanten Abständen zueinander angeordnet und erstrecken sich in axialer Richtung, vorzugsweise durchgehend in axialer Richtung. Die Schmiermittelkanäle 25 sind bevorzugt durch Materialausnehmungen an der Außenumfangsfläche des Trägerkörpers 12''' bzw. des Lagers 15'' gebildet, beispielsweise in der Art einer Längsnut.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schalbetätigung
- 2
- Schaltwelle
- 3
- Achse
- 4
- Rastelement
- 5
- Rastelement
- 6
- Gegenrastmittel
- 7
- Gegenrastmittel
- 8
- Federelement
- 9
- Rastkörper
- 10
- Rastkörper
- 11
- Trägerkörper
- 12
- Trägerkörper
- 12'''
- Trägerkörper
- 13
- Gehäuse
- 14
- Wälzlager
- 14'
- Wälzlager
- 15
- Lager
- 15'
- Lager
- 15''
- Lager
- 15'''
- Lager
- 16
- Längsabschnitt
- 17
- Längsabschnitt
- 18
- Hohlzylinder
- 19
- Bodenfläche
- 20
- Bodenfläche
- 21
- Achse
- 22
- Kunststoffschicht
- 23
- Elastomerstruktur
- 24
- Metallstruktur
- 25
- Schmiermittelkanal
- 50
- Gehäuse
- 100
- Schaltgetriebe
- 110
- Getriebegehäuse
- 200
- Batterieträger