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Die Erfindung betrifft ein Schaltwellenmodul zum Schalten von Gängen in einem Schaltgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
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Aus
DE 10 2009 020 374 A1 ist ein Schaltwellenmodul bekannt, das eine Schaltwelle umfasst, die direkt oder indirekt mit als Schaltelementen dienenden, sogenannten Schaltfingern gekoppelt sind. Die Schaltwelle ist von einer sogenannten Schaltwalze umgeben, die als hohlzylindrisches Bauteil ausgeführt ist. In die Schaltwalze ist eine Kulissenform eingearbeitet. Die Schaltwalze ist ferner form- und/oder reibschlüssig mit Rastelementen verbunden. Die Schaltwelle ist drehfest mit der Schaltwalze gekoppelt, aber in Axialrichtung gegenüber der Schaltwalze verschiebbar gelagert. Eine Relativbewegung der Schaltwalze gegenüber der Schaltwelle wird durch einen zweischenklig ausgebildeten Wählhebel bewirkt, dessen erster Schenkel in eine Nut eines fest mit der Schaltwalze verbundenen Koppelelements eingreift und dessen zweiter Schenkel von einem Seilzug angetrieben wird.
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Aus
DE 10 2008 013 227 A1 und aus
DE 20 2007 008 231 U1 sind weitere Schaltwellenmodule bekannt, die funktional ähnlich aufgebaut sind und bei denen eine Kulissenform ebenfalls in der Schaltwalze ausgebildet ist.
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Aus
DE 100 07 190 A1 ist es bekannt, die Kulisse eines Schaltwellenmoduls durch ein Einlegeteil aus einem gestanzten Blech auszubilden, das fest mit der Schaltwalze verbunden wird.
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Aus
DE 10 2004 036 369 B4 ist es bekannt, die Kulisse eines Schaltwellenmoduls an einem separat hergestellten Kulissenelement aus einem einsatzhärtbaren Werkstoff auszubilden, und dieses über Spannhülsen fest mit der Schaltwalze zu verbinden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltwellenmodul zur Verfügung zu stellen, das kostengünstig herstellbar ist und eine hohe Präzision aufweist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Ein erfindungsgemäßes Schaltwellenmodul zum Schalten von Gängen in Kraftfahrzeugen umfasst eine Schaltwelle und mit dieser Schaltwelle direkt oder indirekt gekoppelte Schaltelemente sowie ferner mindestens folgende Elemente:
- a) eine die Schaltwelle umgebende Schaltwalze,
- b) ein funktional mit der Schaltwelle verbundenes Kulissenelement, wobei
- c) die Schaltwelle und die Schaltwalze in Drehrichtung miteinander gekoppelt und in axialer Richtung relativ zueinander verschiebbar gelagert sind, wobei
- d) an der Schaltwelle selbst oder an einem mit der Schaltwelle funktional verbundenen Element für die Verschiebbarkeit in axialer Richtung ein Kupplungselement ausgebildet ist, welches dem Angriff eines zumindest teilweise in axialer Richtung beweglichen Schaltorgans dient, wobei
- e) das Kupplungselement einstückig an dem Kulissenelement ausgebildet ist.
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Ein wie vorstehend beschriebenes Schaltwellenmodul hat den Vorteil, dass es nur wenige Bauteile aufweist und kostengünstig sowie präzise herstellbar ist. Anders als bei bekannten Schaltwellenmodulen ist sowohl die für eine Schaltwalze relevante Kulisse als auch ein für die relative Verschiebung der Schaltwalze zu der Schaltwelle relevantes Kupplungselement an einem einzigen Kulissenelement ausgebildet. Die relative Anordnung zwischen dem Kupplungselement und der Kulisse ist damit durch die Herstellung des Kulissenelements eindeutig festgelegt, wodurch eine besonders hohe Präzision des Schaltwellenmoduls erreicht wird. Dadurch entsteht eine äußerst präzise Schaltung. Der Montageaufwand ist ebenfalls gering, da das einstückige Element lediglich mit der Schaltwalze verbunden werden muss.
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In einer praktischen Ausführungsform ist das Kulissenelement in radialer Richtung gegenüber der Schaltwalze hervorragend angeordnet. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Schaltwalze im Bereich des Kulissenelements als hohlzylindrischer Körper ausgebildet und das Kulissenelement außenseitig auf die Schaltwalze aufgesetzt und mit dieser verbunden ist. Das Kulissenelement ragt in diesem Fall in radialer Richtung um die eigene Bauteiltiefe gegenüber der zylindrischen Außenfläche der Schaltwalze hervor. Dies hat den Vorteil, dass die Oberfläche der in dem Kulissenelement ausgebildeten Kulisse weniger stark gekrümmt ist, da die Kulisse um die Tiefe des Kulissenelements „nach außen” verschoben und der wirksame Radius im Bereich der Außenfläche des Kulissenelements mit Kulisse daher kleiner als im Bereich der Außenfläche der Schaltwalze ist. Ferner werden die zwischen einem in die Kulisse eingreifenden Stift und den seitlichen „Wänden” der Kulisse wirkenden Kräfte auf eine größere Fläche verteilt, wodurch der Verschleiß der Kulisse verringert und die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Schaltwellenmoduls erhöht wird. Vorzugsweise weist das Kulissenelement im Bereich der Kulisse eine Dicke von mindestens 5 mm, bevorzugt mindestens 7 mm und weiter bevorzugt einen Dicke von 8–20 mm auf.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltwellenmoduls ist das Kupplungselement eine Ausnehmung in der Umfangsfläche des Kulissenelements oder ein gegenüber der Umfangsfläche hervorragender Vorsprung an der Umfangsfläche des Kulissenelements, insbesondere in einer sich in Umfangsrichtung des Kulissenelements erstreckenden Anordnung. Als Ausnehmung geeignet ist insbesondere eine Nut zur Aufnahme eines gleitend in der Nut geführten Mitnehmers. Diese Ausführungsform ist zur Ausbildung eines wie vorstehend beschriebenen Kulissenelements besonders geeignet, da sie kostengünstig umgesetzt werden kann.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform ist das Kulissenelement im Sinterverfahren hergestellt. Die Herstellung im Sinterverfahren hat den großen Vorteil, dass derartig hergestellte Elemente eine sehr hohe Genauigkeit aufweisen, so dass eine nachfolgende spanende oder anderweitige Bearbeitung nicht erforderlich ist. Ein im Sinterverfahren hergestelltes Kulissenelement steht daher unmittelbar nach der Herstellung für die Montage eines erfindungsgemäßen Schaltwellenmoduls zur Verfügung. Wenn ein im Sinterverfahren hergestelltes Kulissenelement eine der oben genannten (Mindest-)Dicken aufweist, lässt sich auch bei zylindermantelausschnittförmigen Kulissenelementen mit gekrümmten Oberflächen eine relativ homogene Dichteverteilung innerhalb des Bauteils erzielen.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltwellenmoduls ist das Kulissenelement formschlüssig mit der Schaltwalze verbunden. In diesem Fall ist mit einer sehr hohen Lebensdauer und nur geringem Verschleiß der Verbindung zu rechnen.
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Als Schaltorgan für ein erfindungsgemäßes Schaltwellenmodul kommt insbesondere ein um eine Wählhebelachse drehbar gelagerter Wählhebel in Frage. Dabei ist die Wählhebelachse bevorzugt eine quer zur Drehachse der Schaltwelle angeordnete Achse, die weiter bevorzugt genau senkrecht zu dieser angeordnet ist. Die Verwendung eines Wählhebels als Schaltorgan hat den Vorteil, dass dieser zum einen kostengünstig herstellbar ist und zum anderen nur geringen Bauraum erfordert. Ferner können über relativ einfache Mechanismen, wie beispielsweise ein Seilzug oder eine Schaltstange, Bewegungen auch in Bereiche eines Kraftfahrzeugs übertragen werden, welche ansonsten nur mit relativ komplizierten Umlenkungen erreichbar sind.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform umfasst das Schaltorgan einen drehbar gelagerten Mitnehmer, der in das an dem Kulissenelement ausgebildete Kupplungselement eingreift. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn das Kupplungselement als Nut ausgebildet ist und der Mitnehmer zum Gleiten in dieser Nut, insbesondere mit nur einem translatorischen Freiheitsgrad, ausgebildet ist. Eine solche Kombination aus einem Mitnehmer und einer korrespondierenden Nut ist besonders geeignet, um eine Drehbewegung in eine translatorische Bewegung umzuwandeln.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform ist das Schaltorgan über einen Seilzug oder über ein Schaltgestänge von einem Schalthebel eines Handschaltgetriebes angetrieben. In diesem Fall ist ein erfindungsgemäßes Schaltwellenmodul besonders geeignet, in bestehende Handschaltgetriebe und deren Betätigungseinrichtungen integriert zu werden.
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Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
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1 ein Ausführungsbeispiel der wesentlichen Elemente eines erfindungsgemäßen Schaltwellenmoduls in einer perspektivischen Darstellung.
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1 zeigt ein Schaltwellenmodul 10, das im Wesentlichen aus folgenden Elementen besteht:
- – einer um eine Drehachse 12 drehbar gelagerten Schaltwelle 14,
- – einer die Schaltwelle 12 umgehenden Schaltwalze 34 und
- – einem Kulissenelement 16, das fest mit der Schaltwalze 34 verbunden ist.
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Die Schaltwelle 14 ist funktional so mit der Schaltwalze 34 gekoppelt, dass diese in Drehrichtung um die Drehachse 12 drehfest miteinander verbunden und in axialer Richtung der Drehachse 12 relativ zueinander verschiebbar sind.
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Die Schaltwelle 14 ist mit nicht dargestellten Schaltfingern gekoppelt, die als Schaltelemente zum Schalten der Gänge, insbesondere durch Kopplung von Zahnradpaaren, in bekannter Weise (selektiv) verdrehbar sind. Die Drehbewegung kann dazu auf beliebige, aus dem Stand der Technik bekannte Art und Weise erfolgen.
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Eine relative Verschiebung zwischen der Schaltwalze 34 und der Schaltwelle 14 kann in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel mit Hilfe des Kulissenelements 16 bewirkt werden. Dies wird nachfolgend nach einer kurzen Detailbeschreibung des Aufbaus des Kulissenelements 16 beschrieben.
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In dem Kulissenelement 16 ist zum einen eine Kulisse 18 ausgebildet, welche nur bestimmte, zugelassene Relativbewegungen zwischen dem Kulissenelement 16 mit Schaltwalze 34 einerseits und einem nicht dargestellten Kulissenstift andererseits zulässt. Der Kulissenstift ist üblicherweise in einem das Schaltwellenmodul 10 umgebenden, nicht dargestellten Gehäuse festgelegt. Das Kulissenelement 16 weist im Bereich der Kulisse 18 eine Dicke d von 10 mm auf.
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Zum anderen ist in dem Kulissenelement 16 eine als Kupplungselement 20 für ein Schaltorgan 22 dienende Nut 24 ausgebildet, die sich in Umfangsrichtung gemäß dem Doppelpfeil U erstreckt. Bei dem Schaltorgan 22 handelt es sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel um einen Wählhebel 26, der drehbar um eine Wählhebelachse 28 gelagert ist. Der Wählhebel 26 umfasst einen ersten Schenkel 30 und einen zweiten Schenkel 32, die drehfest miteinander verbunden sind.
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An dem ersten Schenkel 30 ist ein Kugelbolzen 36 eingenietet, welcher beispielsweise über einen Seilzug oder ein Schaltgestänge von einem Schalthebel eines Handschaltgetriebes betätigbar ist. In dem zweiten Schenkel 32 ist ein Mitnehmer 38 drehbar gelagert. Dieser Mitnehmer 38 ist so auf die Nut 24 abgestimmt, dass dieser innerhalb der Nut 24 in Umfangsrichtung gleiten kann.
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Wird der Wählhebel 26 beispielsweise über einen an dem Kugelbolzen 36 des ersten Schenkels 30 angreifenden Seilzug (nicht dargestellt) betätigt, schwenken der erste Schenkel 30 und der zweite Schenkel 32 um die Wählhebelachse 28 und bewirken so eine Relativbewegung zwischen Schaltwalze 34 und Schaltwelle 14. Gleichzeitig gleitet der Mitnehmer 38 in der Nut 24. Eine Drehbewegung des Wählhebels 26 im Uhrzeigersinn gemäß dem Pfeil 42 in 1 führt beispielsweise dazu, dass der Mitnehmer 38 das Kulissenelement 16 zusammen mit der Schaltwalze 34 nach unten in Richtung der Drehachse 12 verschiebt. Gleichzeitig gleitet der Mitnehmer 38 in der Nut 24 in Richtung des Pfeils 40.
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Die feste Verbindung zwischen dem Kulissenelement 16 und der Schaltwalze 34 erfolgt in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel durch Schweißen. Sie kann jedoch alternativ auch formschlüssig erfolgen, beispielsweise durch Ausbildung mindestens eines innenseitig radial hervorragenden Vorsprunges, der in eine korrespondierende, komplementär in der Schaltwalze 34 ausgebildete Vertiefung eingreift (nicht dargestellt). Dadurch ergibt sich ein Formschluss in Umfangsrichtung. Die Verbindung zwischen Kulissenelement 16 und Schaltwalze 34 kann auch auf andere geeignete Art und Weise formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig erfolgen.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden. Diesbezüglich wird insbesondere auf die folgenden, beispielhaften Variationsmöglichkeiten verwiesen, die einzeln oder in Kombination miteinander an einem erfindungsgemäßen Schaltwellenmodul verwirklicht werden können:
- – Ausbildung eines anderen an dem Kulissenelement 16 ausgebildeten Kupplungselements, das dazu geeignet ist, das Kulissenelement 16 zusammen mit der Schaltwalze 34 in axialer Richtung der Drehachse 12 relativ zu der Schaltwelle 14 über ein an diesem angreifendes Schaltorgan 22 anzutreiben.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schaltwellenmodul
- 12
- Drehachse (der Schaltwelle)
- 14
- Schaltwelle
- 16
- Kulissenelement
- 18
- Kulisse
- 20
- Kupplungselement
- 22
- Schaltorgan
- 24
- Nut
- 26
- Wählhebel
- 28
- Wählhebelachse
- 30
- erster Schenkel
- 32
- zweiter Schenkel
- 34
- Schaltwalze
- 36
- Kugelbolzen
- 38
- Mitnehmer
- 40
- Pfeil (Bewegungsrichtung des Mitnehmers)
- 42
- Pfeil (Bewegungsrichtung des Wählhebels)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009020374 A1 [0002]
- DE 102008013227 A1 [0003]
- DE 202007008231 U1 [0003]
- DE 10007190 A1 [0004]
- DE 102004036369 B4 [0005]
