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Die Erfindung betrifft einen Schaltmechanismus für ein Getriebe.
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Handschaltgetriebe weisen üblicherweise eine Schalt- und Wählwelle auf, mittels der durch Drehung um deren Längsachse ein Getriebegang ausgewählt und durch axiale Verschiebung geschaltet werden kann. Die Schaltung eines Getriebeganges wird durch Schaltgabeln oder Schaltschwingen realisiert, die wahlweise mit der Schalt- und Wählwelle in Eingriff bringbar sind. Um lediglich eine Schaltgabel oder Schaltschwinge aus der Vielzahl an Schaltgabeln/Schaltschwingen zu schalten, wird nur diese eine in Eingriff gebracht und geschaltet. Zusätzlich werden die übrigen mittels eines Sperrmechanismus gesperrt. Dieser Sperrmechanismus übernimmt die Funktion einer Gangsperre, d.h. er verhindert, dass bei einem eingelegten Gang durch Vibrationen, Stöße, etc. eine weitere Synchronisierung betätigt wird. Somit verhindert der Sperrmechanismus Getriebeschäden oder plötzlich auftretende Bremsmomente im Getriebe. Im Stand der Technik sind die Schalt- und Wählwellen üblicherweise als massiv gestaltete Bauteile mit demzufolge hohem Gewicht und hohem Materialeinsatz ausgebildet. Die betätigten Schaltgabeln sind üblicherweise als massive oder teilmassive Bauteile mit hohem Gewicht und hohem Materialeinsatz oder aufwendiger Fertigung (Druckguß, Fertigung durch Schweißen) ausgebildet. Desweiteren ist bei solchen Massivbauteilen nachteilig, dass sie sich durch ein hohes Massenträgheitsmoment nachteilig auf das subjektive Schaltgefühl auswirken. Bei außen angebrachten Sperrmechanismen bestehen darüber hinaus geringere Möglichkeiten zur Automatisierung.
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Beispielsweise offenbart die
EP 0 731 885 B1 eine solche Schaltvorrichtung. Nachteilig bei derartigen Schaltvorrichtungen ist der benötigte Bauraumbedarf für den Sperrmechanismus. Darüber hinaus ist ein von außen an die Schaltung montierter Sperrmechanismus bei einer Getriebemontage leichter beschädigbar, da bei Transport der komplettierten Schaltung inklusive des Sperrmechanismus, dieser von der Schalt- und Wählwelle absteht. Herkömmliche Sperrmechanismen sind oft aus gebogenen Blechbauteilen hergestellt und die Montage solcher Bauteile lässt sich fast nicht automatisieren. Grundsätzlich besteht Bedarf an einem Schaltmechanismus mit möglichst geringem Platzbedarf für den Sperrmechanismus und einer leichteren baulichen Ausführung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen verbesserten Schaltmechanismus für ein Getriebe bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Schaltmechanismus gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Schaltmechanismus für ein Getriebe bereitgestellt, aufweisend ein Schaltprofil mit einer Schaltschablone, die sich als Durchgangsöffnung quer zu einer Axialrichtung des Schaltprofils erstreckt; ein Sperrprofil mit einer Sperrschablone, die sich als Durchgangsöffnung quer zu einer Axialrichtung des Sperrprofils erstreckt; einer Schalthülse, welche das Schaltprofil und das Sperrprofil umgibt und mit zumindest einem Schalthebel starr verbunden ist; einer Schaltachse, die sich durch die Schaltschablone, die Sperrschablone und eine Wandung der Schalthülse erstreckt; wobei das Schaltprofil und das Sperrprofil in der Schalthülse um eine gemeinsame Drehachse drehbar angeordnet sind; wobei die Schaltachse in einer bestimmten Winkelposition des Schaltprofils, bezogen auf einen Drehwinkel um die Drehachse, mit einer Verengung der Schaltschablone in Eingriff kommt, so dass eine axiale Bewegung des Schaltprofils auf die Schaltachse und somit auf die Schalthülse übertragbar ist. Diese Ausführungsform stellt eine Schaltungsbetätigung für ein Fahrzeuggetriebe mit innenliegender Sperrfunktion bereit. Dadurch kann der Schaltmechanismus insgesamt deutlich kompakter und einbaufreundlicher ausgebildet werden. Ferner ist durch diese Ausführungsform ein Schaltmechanismus geschaffen, der durch die kompakte Bauweise die uneingeschränkte Verwendung für automatisierte Handschaltgetriebe ermöglicht. Diese durch die vorliegende Ausführungsform ermöglichte sehr bauraumsparende Anordnung der Getriebeschaltung erfordert in der Praxis sehr wenig Bauraumbedarf im oberen Getriebebereich. Durch die Abkehr von der Verwendung von Vollwellen, können das Schalt- und das Sperrprofil als koaxiale Halbwellen, beispielsweise in Blechbauweise ausgeführt werden. Bei einer solchen Blechbauweise können die benötigten Konturen durch einen kombinierten Stanz-/Biegeprozess kostengünstig hergestellt werden, wobei die Bauteile falls erforderlich wärmebehandelt werden. Darüber hinaus führt die verringerte Masse zu einem verringerten Massenträgheitsmoment der bei Gangschaltungen bewegten Bauteile und somit zu einem guten subjektiven Schaltgefühl.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Schaltmechanismus so ausgebildet, dass die Schaltachse in der bestimmten Winkelposition, in der die Schaltachse mit der Verengung der Schaltschablone in Eingriff ist, in der Sperrschablone axial bewegbar ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Schaltmechanismus bereitgestellt, wobei die Schaltachse in einer anderen Winkelposition des Schaltprofils, bezogen auf einen Drehwinkel um die Drehachse, mit einer Verengung der Sperrschablone in Eingriff kommt, so dass eine axiale Bewegung der Schaltachse blockiert ist, und wobei das Schaltprofil in der anderen Winkelposition gegenüber der Schaltachse axial bewegbar ist.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Innenquerschnitt der Schalthülse imaginär in zwei Halbkreise aufteilbar ist, wobei ein Querschnitt des Schaltprofils in einem der Halbkreise und ein Querschnitt des Sperrprofils im anderen der Halbkreise angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schalthülse einen kreisförmigen Innenquerschnitt aufweist, und dass das Schaltprofil und das Sperrprofil so aneinander anlegbar sind, dass deren gemeinsamer Außenquerschnitt im Wesentlichen dem Innenquerschnitt der Schalthülse entspricht.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schaltprofil im Querschnitt bogenförmig oder halbkreisförmig ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Sperrprofil im Querschnitt bogenförmig oder halbkreisförmig ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind Verriegelungselemente vorgesehen, durch die das Schaltprofil hindurchführbar ist, und welche eine Axialbewegung des Sperrprofils blockieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verriegelungselemente eine Durchgangsöffnung für das Schaltprofil aufweisen, die bei hindurchgeführtem Schaltprofil halbkreisförmig an eine radial nach außen weisende Fläche des Schaltprofils anliegt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sperrhülse einstückig mit dem zumindest einen Schalthebel ausgebildet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sperrhülse monolithisch mit dem zumindest einen Schalthebel ausgebildet ist.
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Ferner wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Schaltung für ein Getriebe bereitgestellt, aufweisend ein ein- oder mehrteiliges Schaltprofil mit insgesamt mehreren in einer Axialrichtung beabstandeten Schaltschablonen, die sich jeweils als Durchgangsöffnung quer zu einer Axialrichtung des Schaltprofils erstrecken; mehreren Schaltgruppen, die jeweils einer Schaltschablone zugeordnet sind, jeweils aufweisend ein Sperrprofil mit einer Sperrschablone, die sich als Durchgangsöffnung quer zu einer Axialrichtung des Sperrprofils erstreckt; einer Schalthülse, welche das Schaltprofil und das Sperrprofil dieser Schaltgruppe umgibt und mit zumindest einem Schalthebel starr verbunden ist; eine Schaltachse, die sich durch die Schaltschablone dieser Schaltgruppe, die Sperrschablone dieser Schaltgruppe und eine Wandung der Schalthülse dieser Schaltgruppe erstreckt; wobei das Schaltprofil und die Sperrprofile in den Schalthülsen um eine gemeinsame Drehachse drehbar angeordnet sind; wobei die Schaltachse einer bestimmten Schaltgruppe in einer bestimmten Winkelposition des Schaltprofils, bezogen auf einen Drehwinkel um die Drehachse, mit einer Verengung der Schaltschablone dieser bestimmten Schaltgruppe in Eingriff kommt, so dass eine axiale Bewegung des Schaltprofils auf die Schaltachse dieser bestimmten Schaltgruppe und somit auf die Schalthülse dieser bestimmten Schaltgruppe übertragbar ist, wobei das Schaltprofil in der bestimmten Winkelposition gegenüber den Schaltachsen der übrigen Schaltgruppen axial bewegbar ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Schaltung so ausgebildet, dass die Schaltachse der bestimmten Schaltgruppe in der bestimmten Winkelposition in der Sperrschablone dieser bestimmten Schaltgruppe axial bewegbar ist, und dass die Schaltachsen der übrigen Schaltgruppen in der bestimmten Winkelposition mit einer Verengung der Sperrschablonen der übrigen Schaltgruppen in Eingriff kommen, so dass eine axiale Bewegung der Schaltachsen der übrigen Schaltgruppen blockiert ist.
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Darüber hinaus umfasst die Erfindung ein Getriebe mit einem Schaltmechanismus gemäß einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, sowie ein Fahrzeug mit solch einem Getriebe. Dieses Getriebe oder Fahrzeug liefern ebenfalls die bereits vorstehend genannten Vorteile.
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Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
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1 veranschaulicht eine dreidimensionale Explosionsdarstellung eines Schaltmechanismus gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2a und 2b veranschaulichen die zusammengebauten Komponenten aus 1 in einer dreidimensionalen Ansicht;
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3a zeigt in dreidimensionaler Darstellung insbesondere eine Innenseite eines Schaltprofils des Schaltmechanismus;
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3b zeigt in dreidimensionaler Darstellung insbesondere eine Außenseite des Schaltprofils aus 3a;
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4a zeigt in dreidimensionaler Darstellung insbesondere eine Außenseite eines Schaltprofils gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel;
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4b zeigt in dreidimensionaler Darstellung insbesondere eine Innenseite des Schaltprofils aus 4a;
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5a zeigt in dreidimensionaler Darstellung insbesondere eine Innenseite eines Sperrprofils des Schaltmechanismus;
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5b zeigt in dreidimensionaler Darstellung insbesondere eine Außenseite des Sperrprofils aus 5a;
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6a zeigt in dreidimensionaler Darstellung insbesondere eine Außenseite eines Sperrprofils gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel;
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6b zeigt in dreidimensionaler Darstellung insbesondere eine Innenseite des Sperrprofils aus 6a;
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7 zeigt ein Verriegelungselement des Schaltmechanismus in dreidimensionaler Ansicht;
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8 zeigt die Schalthülse des Schaltmechanismus in einer dreidimensionalen Ansicht;
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9 zeigt die Schaltachse des Schaltmechanismus in einer dreidimensionalen Ansicht;
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10a bis 10d zeigen die beiden Schalthebel in dreidimensionalen Ansichten aus unterschiedlichen Perspektiven;
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11 zeigt einen leicht modifizierten Schaltmechanismus gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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12a und 12b zeigen eine Schaltstellung des erfindungsgemäßen Schaltmechanismus;
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13a bis 13c zeigen ebenfalls eine Schaltstellung, jedoch mit Verriegelungselementen;
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14a bis 14c zeigen eine Nicht-Schaltstellung;
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15a bis 15d zeigen eine Axialbewegung des Schaltprofils;
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16a zeigt die Schalthülse und die Schaltachse des Schaltmechanismus im montierten Zustand, und
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16b zeigt die Schalthülse, die Schaltachse, das Schaltprofil und das Sperrprofil im montierten Zustand.
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Wie aus dem Stand der Technik bekannt, werden verschiedene Gänge von automatisierten oder manuellen Handschaltgetrieben mittels Schaltgabeln oder Schaltschwingen geschaltet. Diese Schaltgabeln werden mit einer Schalt- und Wählwelle wahlweise in Eingriff gebracht und zum Gangwechsel über die Schalt- und Wählwelle axial verschoben. Schaltschwingen werden ebenfalls mit einer Schalt- und Wählwelle wahlweise in Eingriff gebracht, wobei sie zum Gangwechsel an einem Ende ausgelenkt werden, so dass deren anderes Ende um eine dazwischen befindliche Drehachse der Schaltschwinge geschwenkt wird.
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Der Schaltmechanismus wird im Folgenden nur als Ausschnitt eines einer herkömmlichen Schaltgabel (d.h. den Schalthebeln für ein Gangpaar) zugeordneten Schaltmechanismus gezeigt. Im Getriebe wären die im Folgenden beschriebenen Elemente pro herkömmliche Schaltgabel vorhanden. Dies trifft nicht für das Schaltprofil (übernimmt die Funktion einer Schalt- und Wählwelle) zu.
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1 veranschaulicht eine dreidimensionale Explosionsdarstellung eines Schaltmechanismus gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die 2a und 2b veranschaulichen jeweils die zusammengebauten Komponenten aus 1 in einer dreidimensionalen Ansicht. Zur besseren Übersichtlichkeit sind die Bauteile in den 2a und 2b nicht vollständig zusammengerückt (d.h. noch auseinander gehalten). Die in 1 dargestellten Komponenten entsprechen im Wesentlichen einer Schaltgruppe des Getriebes, d.h. die einer herkömmlichen Schaltgabel zugeordneten Komponenten. Eine Schaltgruppe ist für ein Gangpaar, d.h. für beispielsweise den 1. und 2. Gang, vorgesehen. Zum Auswählen eines Getriebeganges und zu dessen Betätigung ist ein Schaltprofil 1 vorgesehen, welches die Funktion einer herkömmlichen Schalt- und Wählwelle übernimmt. Das Schaltprofil 1 erstreckt ich über die gesamt Länge der nebeneinander angeordneten Schaltgruppen, d.h. alle Schaltgruppen teilen sich das gemeinsame Schaltprofil 1. Alternativ kann das Schaltprofil auch mehrteilig sein, wie später erklärt wird. Gegenüberliegend zum Schaltprofil 1 ist ein Sperrprofil 2 vorgesehen. Das Schaltprofil 1 und das Sperrprofil 2 sind vorzugsweise jeweils als koaxiale Halbwellen ausgebildet und in einem aneinander angelegten Zustand in eine Schalthülse 3 aufgenommen, wobei sie in diesem aneinander angelegten Zustand zusammen die Form einer Hohlwelle ausbilden. Hierfür ist die Innenfläche der Schalthülse 3 zylinderförmig ausgebildet und die Außenfläche von zusammengesetztem Schaltprofil 1 und Sperrprofil 2 ist ebenfalls zylinderförmig, wobei die Durchmesser so aufeinander abgestimmt sind, dass die Kombination aus Schaltprofil 1 und Sperrprofil 2 um eine gemeinsame Drehachse 7 drehbar in der Schalthülse 3 aufgenommen ist, die der Mittellinie der zylinderförmigen Innenfläche der Schalthülse 3 entspricht. Mit der Schalthülse 3 sind zwei Schalthebel 4 starr verbunden. Es werden somit keine herkömmlichen Schaltgabeln zur Betätigung der Schiebemuffen des Getriebes verwendet, sondern die dargestellten Schalthebel 4. Durch die Verwendung der Schalthebel 4 erreicht man eine gewichtsreduzierte und kostenoptimierte Lösung. Denkbar wäre auch, nur einen einzigen oder mehr als zwei Schalthebel 4 pro Schaltgruppe vorzusehen. Zur Übertragung der Kraft zur Gangwahl und Gangbetätigung ist eine Schaltachse 5 vorgesehen, die durch das Schaltprofil 1, das Sperrprofil 2, die Schalthülse 3 und die Schalthebel 4 hindurchführt, wobei die Schaltachse 5 starr mit der Schalthülse 3 und den Schalthebeln 4 verbunden ist, so dass eine axiale Bewegung der Schaltachse 5, d.h. eine Bewegung entlang einer Parallelen zur Mittellinie der zylinderförmigen Innenfläche der Schalthülse 3 oder entlang einer Parallelen zur Drehachse 7, zu einer axialen Bewegung der Schalthülse 3 und somit zu einer axialen Bewegung der Schalthebel 4 und damit zu einer Gangbetätigung führt. Zur Fixierung des Sperrprofils 2 in axialer Richtung sind Verriegelungselemente 6 vorgesehen, die auch die Führung des Schaltprofils 1 unterstützen können. Diese Verriegelungselemente 6 sind dergestalt, dass das Schaltprofil 1 hindurchführbar ist, jedoch das Sperrprofil 2 daran anstößt, so dass dessen Axialbewegung blockiert wird. Die in den 1 bis 2b dargestellten Komponenten, außer des Schaltprofils 1 und der Verriegelungselemente 6, sind je Schaltgruppe des Getriebes vorzugsweise in der dargestellten Anzahl vorhanden, d.h. ein Sperrprofil 2, eine Schalthülse 3, zwei Schalthebel 4 und eine Schaltachse 5. Die Sperrhülse 3 und die Schalthebel 4 sind gegenüber dem Getriebegehäuse axial verschiebbar angeordnet, jedoch nicht um die Drehachse 7 drehbar. Das Schaltprofil 1 ist gemeinsam mit dem Sperrprofil 2 drehbar in der Schalthülse 3 aufgenommen, wobei das Schaltprofil 1 auch in der Axialrichtung verschiebbar gelagert ist und das Sperrprofil 2 aufgrund der Verriegelungselemente 6 in der Axialrichtung nicht verschiebbar ist. Je nach Winkelstellung von Schaltprofil 1 und Sperrprofil 2, d.h. der Winkel um den Schaltprofil 1 und Sperrprofil 2 entlang der Drehachse 7 blickend in einer Richtung um die Drehachse 7 herum verdreht werden, wird eine Axialbewegung der Schaltachse 5 ermöglicht oder blockiert, und somit eine Gangbetätigung ermöglicht oder blockiert. Wie dies später im Detail erläutert wird.
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In den 3a bis 10d sind die einzelnen Komponenten des Schaltmechanismus einzeln dargestellt. 3a zeigt in dreidimensionaler Darstellung insbesondere eine Innenseite des Schaltprofils 1, und 3b zeigt in dreidimensionaler Darstellung insbesondere eine Außenseite des Schaltprofils 1. Das Schaltprofil 1 ist ein längliches Profil mit bogenförmigem Querschnitt. Insbesondere kann das Schaltprofil 1 ein Blechstanz- und Umformteil sein. Sowohl die zur Drehachse 7 gewandte Innenseite als auch die von der Drehachse 7 weggewandte Außenseite beschreibt im Querschnitt einen Halbkreis, dessen Mittelpunkt (im montierten Zustand) auf der Drehachse 7 liegt.
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4a zeigt in dreidimensionaler Darstellung insbesondere eine Außenseite eines Schaltprofils 101 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel, und 4b zeigt in dreidimensionaler Darstellung insbesondere eine Innenseite des Schaltprofils 101 aus 4a. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 3a und 3b dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich darin, dass das Schaltprofil 101 im Querschnitt halbkreisförmig ist, d.h. aus halbkreisförmigem Vollmaterial ausgebildet ist. Das Schaltprofil 101 ist somit als massive Halbwelle statt als Blechbauteil ausgebildet. Im Übrigen gilt für dieses Ausführungsbeispiel die Beschreibung des in 3a dargestellten Ausführungsbeispiels.
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In der Wandung des Schaltprofils 1, 101 ist eine Schaltschablone 8, 108 vorgesehen. Die Schaltschablone 8 wird von in Axialrichtung 9 verlaufenden Seiten und von senkrecht zur Axialrichtung 9 verlaufenden Seiten begrenzt. Die in Axialrichtung 9 verlaufenden Seiten sind dabei vorzugsweise derart geneigt, dass diese bezüglich einer Radialrichtung parallel zu der in Anlage befindlichen Schaltachse 5 verlaufen. Die Schaltschablone 8, 108 definiert verschiedene Führungsbahnen für die Schaltachse 5, somit ist selbsterklärend, dass diese zur Führung der Schaltachse 5 dimensioniert sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden zwei äußere in Axialrichtung verlaufende Führungsbahnen 11 einen Bewegungsraum für die Schaltachse 5, ohne diese zu bewegen, wenn eine andere als die vorliegende Schaltgruppe geschaltet werden soll. Die Länge dieser Führungsbahnen 11 entspricht somit der Axialbewegung zur Schaltbetätigung eines Getriebeganges. Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittig positionierte Verengung 12 weist zwei Vorsprünge 13 auf, die sich in Axialrichtung erstrecken, so dass die Schaltachse 5 bei Mittelstellung, d.h. zwischen den Vorsprüngen 13 befindlich, mit dem Schaltprofil 1, 101 bezüglich einer Axialbewegung in Eingriff kommt. In dieser Mittelstellung wird eine Axialbewegung des Schaltprofils 1, 101 direkt auf die Schaltachse 5 übertragen. Zur Gangwahl wird das Schaltprofil 1, 101 in einer Drehrichtung 10, d.h. einer Drehung um die Drehachse 7, gedreht, und so die Schaltachse 5 in einer der äußeren Führungsbahnen 11 oder in der Verengung 12 platziert. Das Schaltprofil 1, 101 kann ein einziges, durchgehendes Profil sein, welches sich über alle Schaltgruppen erstreckt. Alternativ dazu kann das Schaltprofil 1, 101 auch mehrteilig ausgebildet sein, so dass jeder Schaltgruppe ein separater Abschnitt des Schaltprofils 1, 101 zugeordnet ist, wobei die separaten Abschnitte an ihren Längsenden aneinanderstoßen und somit hintereinander angeordnet sind. Ferner müssten Mittel zur Übertragung des Drehmoments zur Gangwahl vorgesehen sein. Hierzu könnten die Abschnitte eines solchen mehrteiligen Schaltprofils 1, 101 an ihren Längsenden ineinander greifen, so dass die bereits beschriebene Drehung zur Gangwahl zwischen den Abschnitten übertragen und weitergegeben wird. Ferner könnte dieser Eingriff zur Drehmomentübertragung realisiert werden, indem das von einem Sperrprofil-Längsende in Axialrichtung versetzte Schaltprofil-Längsende einen Eingriff ausbildet.
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5a zeigt in dreidimensionaler Darstellung insbesondere eine Innenseite des Sperrprofils 2, und 5b zeigt in dreidimensionaler Darstellung insbesondere eine Außenseite des Sperrprofils 2. Das Sperrprofil 2 ist ein längliches Profil mit bogenförmigem Querschnitt. Insbesondere kann das Sperrprofil 2 als Blechstanz- und Umformteil hergestellt werden. Sowohl die zur Drehachse 7 gewandte Innenseite als auch die von der Drehachse 7 weggewandte Außenseite beschreibt im Querschnitt einen Halbkreis; mit einem Mittelpunkt, dessen Mittelpunkt (im montierten Zustand) auf der Drehachse 7 liegt.
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6a zeigt in dreidimensionaler Darstellung insbesondere eine Außenseite eines Sperrprofils 102 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel, und 6b zeigt in dreidimensionaler Darstellung insbesondere eine Innenseite des Sperrprofils 102 aus 6a. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 5a und 5b dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich darin, dass das Sperrprofil 102 im Querschnitt halbkreisförmig ist, d.h. aus halbkreisförmigem Vollmaterial ausgebildet ist. Das Sperrprofil 102 ist somit als massive Halbwelle statt als Blechbauteil ausgebildet. Im Übrigen gilt für dieses Ausführungsbeispiel die Beschreibung des in 5a dargestellten Ausführungsbeispiels.
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In der Wandung des Sperrprofils 2, 102 ist eine Sperrschablone 14, 114 vorgesehen. Die Sperrschablone 14, 114 wird von in Axialrichtung 9 verlaufenden Seiten und von senkrecht zur Axialrichtung 9 verlaufenden Seiten begrenzt. Die in Axialrichtung 9 verlaufenden Seiten sind dabei vorzugsweise derart geneigt, dass diese bezüglich einer Radialrichtung parallel zu der in Anlage befindlichen Schaltachse 5 verlaufen. Die Schaltschablone 14, 114 definiert verschiedene Führungsbahnen für die Schaltachse 5, somit ist auch hier selbsterklärend, dass diese zur Führung der Schaltachse 5 dimensioniert sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Sperrschablone 14, 114 kreuzförmig. Ausgehend von einer mittleren Position im Zentrum der Kreuzform, kann sich die Schaltachse 5, bei Gangbetätigung der zugeordneten Schaltgruppe, axial in einer Führungsbahn 15 bewegen. Die Länge dieser zentralen, in Axialrichtung verlaufenden Führungsbahn 15 entspricht somit der Axialbewegung zur Schaltbetätigung eines Getriebeganges. Zwei Verengungen 16 sind derart gestaltet, dass eine Axialbewegung der Schaltachse 5 blockiert wird, weil die senkrecht zur Axialrichtung verlaufenden Seiten eine Axialbewegung der in den Verengungen 16 befindlichen Schaltachse 5 verhindern. Bei einer Gangwahl wird das Sperrprofil 2, 102 in der Drehrichtung 10, d.h. einer Drehung um die Drehachse 7, gedreht, und so die Schaltachse 5 in einer der äußeren Verengungen 16 oder in der mittleren Führungsbahn 15 platziert.
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7 zeigt ein Verriegelungselement 6 in einer dreidimensionalen Ansicht. Das Verriegelungselement 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form einer Scheibe ausgebildet. Jedoch kann die Form, insbesondere die Außenform auch anders gewählt werden. Im Verriegelungselement 6 ist eine Durchgangsöffnung 17 vorgesehen, welche die Form eines Kreissegments hat, mit einem auf der Drehachse 7 befindlichen Mittelpunkt und einem Mittelpunktswinkel von beispielsweise mehr als 180° und weniger als 270°. Ein durch das Kreissegment verbleibender Vorsprung 22 bildet einen Anschlag und blockiert eine Axialbewegung des Sperrprofils 2/der Sperrprofile. Das Kreissegment hat im Wesentlichen den gleichen Radius wie die Außenfläche des Schaltprofils 1, so dass dessen Außenfläche an der Innenseite der Durchgangsöffnung 17 anliegt. Es kann eine verschiedene Anzahl an Verriegelungselementen vorgesehen sein. Beispielsweise kann beidseitig jedes Sperrprofils 2 ein Verriegelungselement 6 vorgesehen sein, so dass zwischen zwei benachbarten Sperrprofilen zwei Verriegelungselemente 6 vorgesehen sind. Die Anzahl der Verriegelungselemente 6 wäre in diesem Fall gleich der doppelten Anzahl der Schaltgruppen. Beispielsweise kann beidseitig jedes Sperrprofils 2 ein Verriegelungselement 6 vorgesehen sein, so dass zwischen zwei benachbarten Sperrprofilen ein einziges Verriegelungselemente 6 vorgesehen ist. Die Anzahl der Verriegelungselemente 6 wäre in diesem Fall gleich der Anzahl der Schaltgruppen plus eins. Beispielsweise könnten benachbarte Sperrprofile 2 aneinanderstoßen, so dass insgesamt nur zwei Verriegelungselemente 6 vorgesehen sind, nämlich jeweils an den Enden der beiden äußersten Sperrprofile 2. Die Verriegelungselemente 6 sind fest mit dem Getriebegehäuse (nicht dargestellt) verbunden. Alternativ könnten die Verriegelungselemente 6 auch als Teil des Getriebegehäuses ausgebildet sein.
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8 zeigt die Schalthülse 3 in einer dreidimensionalen Ansicht. Die Schalthülse hat eine zylinderförmige Innenfläche 18, dessen Mittellinie der Drehachse 7 des Schaltmechanismus entspricht. Die Außenfläche der Schalthülse 3 ist ebenfalls zylinderförmig dargestellt, jedoch sind hier verschiedene Formen möglich. Beispielsweise könnten die Schalthebel 4 einstückig mit der Schalthülse 3 ausgebildet sein oder es könnten Auskerbungen in die Außenfläche eingebracht werden, in welchen die Schalthebel 4 aufgenommen sind. Senkrecht zur Drehachse 7 erstrecken sich zwei Öffnungen 19 durch die Wandung der Schalthülse 3, deren Durchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser der in 9 dargestellten Schaltachse 5 entspricht, so dass diese möglichst ohne Spiel hindurchgeführt werden kann. Die Schaltachse 5 ist eine geradlinige Stange mit konstantem Durchmesser. Es ist ferner möglich, die Schaltachse 5 per Presspassung in den Öffnungen 19 zu fixieren oder die Schaltachse 5 an den Öffnungen 19 mit der Schalthülse 3 zu verschweißen. Die bevorzugte Verbindung ist eine Querpressverbindung der Schaltachse 5 in den Öffnungen 19.
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Die 10a bis 10d zeigen die beiden Schalthebel 4 in dreidimensionalen Ansichten aus unterschiedlichen Perspektiven. Jeder Schalthebel 4 weist eine Öffnung 20 auf, deren Durchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser der Schaltachse 5 entspricht, so dass die Schaltachse 5 jeweils als Presspassung fixiert oder an der Öffnung 20 mit dem Schalthebel 4 verschweißt wird.
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11 zeigt einen leicht modifizierten Schaltmechanismus gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es wird im Folgenden lediglich auf die vorhandenen Unterschiede eingegangen, im Übrigen trifft für dieses Ausführungsbeispiel die Beschreibung in Verbindung mit den anderen Figuren zu. Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich durch eine, im Vergleich zu 2a und 2b, noch kompaktere Bauweise aus. Hierzu sind in der Schalthülse 203 Ausnehmungen 221 ausgebildet, in welche die Schalthebel 4 eingepasst und somit näher an die Drehachse 7 montiert werden können. Abgesehen von den Ausnehmungen 221 entspricht die Schalthülse 203 der Schalthülse 3.
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Die 12a und 12b zeigen eine Schaltstellung des erfindungsgemäßen Schaltmechanismus. Zur übersichtlicheren Darstellung sind lediglich das Schaltprofil 1, das Sperrprofil 2 und die Schaltachse 5 dargestellt. Wie bereits erwähnt ist die Schaltachse 5 samt der Schalthebel 4 so im Getriebegehäuse aufgenommen, dass diese in Axialrichtung 9 verschiebbar ist, jedoch nicht um die Drehachse 7 drehbar ist. Zum Auswählen der zu betätigenden Schaltgruppe wird daher über einen nicht dargestellten Schalthebel oder im Falle einer automatisierten Schalteinrichtung über einen entsprechenden Aktuator das Schaltprofil 1 so um die Drehachse 7 gedreht (in Drehrichtung 10), dass die Schaltachse 5 in der Schaltschablone 8 in der Verengung 12 zwischen den Vorsprüngen 13 positioniert ist. Die Drehung des Schaltprofils 1 führt in gleichem Maße zu einer Drehung des Sperrprofils 2 (ebenfalls um die Drehachse 7). Dadurch ist die Schaltachse 5 in der Sperrschablone 14 in der Führungsbahn 15 platziert. Soll nach dieser Gangauswahl (durch Drehen des Schaltprofils 1) nun der Gang geschaltet werden, dann ist dies mittels Verschieben des Schaltprofils 1 in Axialrichtung 9 realisierbar. Eine solche Verschiebung des Schaltprofils 1 wird direkt auf die in der Schaltschablone 8 in Eingriff befindliche Schaltachse 5 übertragen, so dass diese der Axialbewegung des Schaltprofils 1 folgt. Das Sperrprofil 2 bleibt über die Verriegelungselement 6 in Axialrichtung fixiert und folgt nicht der Axialbewegung des Schaltprofils 1. In der Führungsbahn 15 wird die Axialbewegung der Schaltachse 5 in der Sperrschablone 14 auch nicht blockiert, sondern sie kann sich in Axialrichtung bewegen.
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Die 13a bis 13c zeigen ebenfalls die Schaltstellung, jedoch im Vergleich zu den 12a und 12b mit Verriegelungselementen 6. Wie in 13a gut erkennbar, ist die kreissegmentförmige Durchgangsöffnung 17 so positioniert, dass das Schaltprofil 1 in seine Enddrehpositionen um die Drehachse 7 gedreht werden kann und der Vorsprung 22 als Anschlag für die Drehbewegung des Schaltprofils 1 fungieren kann. Der Mittelpunktswinkel der Kreissegmentform definiert somit auch den möglichen Drehwinkel des Schaltprofils 1. Das Sperrprofil 2 wird durch den Vorsprung 22 in Axialrichtung fixiert. 13b zeigt, wie die Schaltachse 5 während des Schaltvorgangs in der Verengung 12 der Schaltschablone 8 positioniert verbleibt und durch den Eingriff mit der Schaltschablone 8 vom Schaltprofil 1 in Axialrichtung bewegbar ist. 13c zeigt die Schaltachse 5 in der Führungsbahn 15 der Sperrschablone 14 befindlich.
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Die 14a bis 14c zeigen eine Nicht-Schaltstellung. Zur übersichtlicheren Darstellung sind lediglich das Schaltprofil 1, das Sperrprofil 2, die Schaltachse 5 und zwei Verriegelungselemente 6 dargestellt. Wie in 14a dargestellt, wird das Schaltprofil 1 um die Drehachse 7 gedreht, um ein andere (nicht dargestellte) Schaltgruppe in eine Schaltstellung zu bringen. Diese Drehung des Schaltprofils 1 führt zu einer Drehung des Sperrprofils 2 der dargestellten Schaltgruppe im gleichen Maße. Wie in 14b dargestellt bringt diese Drehung des Schaltprofils 1 die nicht drehbare Schaltachse 5 in die Führungsbahn 11 (siehe 3b) der Schaltschablone 8. Gleichzeitig bringt diese Drehung die Schaltachse 5 in die Verengung 16 der Sperrschablone 14, in der die Schaltachse 5 bzgl. der Axialrichtung in Eingriff mit der Sperrschablone 14 ist und die Sperrschablone 14 eine Axialbewegung der Schaltachse 5 somit verhindert. Das Sperrprofil 2 ist, wie vorstehend beschrieben, durch die Verriegelungselemente 6 an einer Axialbewegung gehindert. In dieser Stellung ist daher eine Axialbewegung durch die Sperrschablone 14 blockiert, so dass ein unbeabsichtigtes Bewegen, beispielsweise durch Vibrationen, Stöße etc., der Schalthebel 4 verhindert wird und somit eine unbeabsichtigte Synchronisierung vermieden wird. Gleichzeitig ist jedoch durch die Positionierung der Schaltachse 5 in der Führungsbahn 11 der Schaltschablone 8 eine Axialbewegung des Schaltprofils 1 möglich, denn diese Axialbewegung ist für eine Gangbetätigung der anderen, vorstehend erwähnten Schaltgruppe nötig. Diese Axialbewegung des Schaltprofils 1 während der Sperrung der vorliegenden Schaltgruppe ist in den 15a bis 15d genauer veranschaulicht. Diese Figuren zeigen, wie durch das Schaltprofil 1 die Bewegung der Schaltachse 5 in der Führungsbahn 11 der Schaltschablone ermöglicht wird, um eine andere Schaltgruppe zu schalten und gleichzeitig die Schaltachse 5 der vorliegenden Schaltgruppe durch die Sperrschablone 14 blockiert wird. Diese Figuren verdeutlichen auch die Funktion der Verriegelungselemente 6. Bei Schaltungsvorgängen bewegt sich das Schaltprofil 1 durch die Durchgangsöffnung der Verriegelungselemente 6 hindurch und hat beispielsweise Anbindung an eine Getriebeschaltvorrichtung (z.B. einen Mitnehmer).
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In der bisherigen Beschreibung wurde nur die Schaltschablone 8, 108 und die Sperrschablone 14, 114 einer Schaltgruppe genauer erläutert. Aus der Beschreibung der Funktionsweise wird jedoch bereits deutlich, dass in den Schaltschablonen und Sperrschablonen der übrigen Schaltgruppen, die Verengungen und Führungsbahnen anders platziert sind. Angenommen es wären insgesamt drei Schaltgruppen vorhanden, dann hätte eine der drei Schaltgruppen eine Schaltschablone 8 mit einer mittigen Verengung 12 (wie in den Figuren dargestellt). Die Schaltschablone einer anderen Schaltgruppe hätte die Verengung, anstatt in der Mitte, an einem äußeren Ende (also dort wo sich bei der abgebildeten Schaltschablone die Führungsbahn 11 befindet). Die verbleibende der drei Schaltgruppen hätte eine Schaltschablone mit einer Verengung am anderen äußeren Ende (also dort wo sich bei der abgebildeten Schaltschablone die andere Führungsbahn 11 befindet). Die Stellen der Schaltschablonen, die nicht mit einer Verengung versehen sind, weisen die beschriebenen Führungsbahnen auf. Ähnliches gilt für die Sperrschablonen, wobei sich bei drei Schaltgruppen, die Führungsbahn der Sperrschablone einmal oben, einmal mittig und einmal unten befindet. Die nicht mit einer Führungsbahn versehenen Stellen der Sperrschablonen sind mit Verengungen versehen.
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In den 12a bis 15d wurde der Übersichtlichkeit halber auf eine Darstellung der Schalthülse 3 verzichtet. 16a zeigt eine dreidimensionale Darstellung der Schalthülse 3 und der Schaltachse 5, und 16b zeigt eine dreidimensionale Darstellung des Schaltprofils 1, des Sperrprofils 2, der Schalthülse 3 und der Schaltachse 5.
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Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltprofil
- 2
- Sperrprofil
- 3
- Schalthülse
- 4
- Schalthebel
- 5
- Schaltachse
- 6
- Verriegelungselement
- 7
- Drehachse
- 8
- Schaltschablone
- 9
- Axialrichtung
- 10
- Drehrichtung
- 11
- Führungsbahnen
- 12
- Verengung
- 13
- Vorsprünge
- 14
- Sperrschablone
- 15
- Führungsbahn
- 16
- Verengung
- 17
- Durchgangsöffnung
- 18
- Innenfläche des Schalthülse
- 19
- Öffnungen
- 20
- Öffnungen
- 22
- Vorsprung
- 101
- Schaltprofil
- 102
- Sperrprofil
- 108
- Schaltschablone
- 114
- Sperrschablone
- 203
- Schalthülse
- 221
- Ausnehmungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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