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Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung eines mehrstufigen Schaltgetriebes, das mindestens zwei achsparallele Getriebewellen aufweist, die über mehrere durch die Axialverschiebung jeweils einer zugeordneten Schaltmuffe schaltbare Gangradsätze mit unterschiedlicher Übersetzung selektiv miteinander in Triebverbindung bringbar sind, mit einer achsparallel zu den Getriebewellen angeordneten Schaltwelle, die zur formschlüssigen Kopplung mit einem von mehreren jeweils mit einer Schaltmuffe in Eingriff stehenden Schaltelementen um ihre Längsachse drehbar und zur Verschwenkung oder Axialverschiebung des angekoppelten Schaltelementes axial verschiebbar gelagert ist, und die mit einer Sperrvorrichtung in Wirkverbindung steht, mittels der das angekoppelte Schaltelement für eine Schaltung entsperrbar ist und die nicht angekoppelten Schaltelemente formschlüssig in ihrer Neutralposition arretierbar sind.
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Mehrstufige Schaltgetriebe von Kraftfahrzeugen sind mit Ausnahme von Planeten-Automatgetrieben und Doppelkupplungsgetrieben üblicherweise als Vorgelegegetriebe mit mindestens zwei achsparallelen Getriebewellen ausgebildet, die selektiv über mehrere Gangradsätze mit unterschiedlicher Übersetzung miteinander in Triebverbindung bringbar sind. Die Gangradsätze weisen jeweils mindestens ein auf einer der beiden Getriebewellen drehfest angeordnetes Festrad und ein auf der anderen Getriebewelle drehbar gelagertes Losrad auf. Bei den Vorwärtsgängen steht das jeweilige Losrad unmittelbar mit dem zugeordneten Festrad in Verzahnungseingriff und ist mittels einer zugeordneten Gangkupplung mit der betreffenden Getriebewelle drehfest verbindbar. Bei dem Rückwärtsgang steht das Losrad zur Drehrichtungsumkehr über ein Zwischenrad mit dem zugeordneten Festrad in Triebverbindung. Durch das Schließen der jeweiligen Gangkupplung wird das Losrad des betreffenden Gangradsatzes mit der zugeordneten Getriebewelle drehfest verbunden und damit der betreffende Gang getriebeintern eingelegt. Durch das Öffnen der Gangkupplung wird die drehfeste Verbindung des Losrades mit der zugeordneten Getriebewelle wieder gelöst und damit der betreffende Gang getriebeintern ausgelegt. Üblicherweise sind die Gangkupplungen als sperrsynchronisierte oder unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet, die jeweils über eine drehfest und axial verschiebbar auf der betreffenden Getriebewelle angeordnete Schaltmuffe einrückbar und ausrückbar sind.
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Zur Betätigung der Schaltmuffe und somit zum getriebeinternen Ein- und Auslegen eines Gangs sind im Wesentlichen zwei Bauarten von Schaltelementen bekannt. Zum einen können die Schaltelemente als gabelförmige Schaltschwingen ausgebildet sein, die jeweils um eine quer zu den Getriebewellen ausgerichtete Lagerachse schwenkbar gelagert sind und durch den Eingriff von Gleitsteinen in eine äußere Ringnut einer Schaltmuffe mit der Gangkupplung eines Gangs in Stellverbindung stehen. Zum anderen können die Schaltelemente als Schaltgabeln ausgebildet sein, die jeweils achsparallel zu den Getriebewellen verschiebbar gelagert sind und ebenfalls durch den Eingriff von Gleitsteinen in eine äußere Ringnut einer Schaltmuffe mit der Gangkupplung eines Gangs in Stellverbindung stehen. Zur Begrenzung des Bauraumbedarfs sind die Losräder von zwei benachbarten Gangradsätzen jeweils bevorzugt auf derselben Getriebewelle angeordnet, und die betreffenden zwei Gangkupplungen sind in einer Doppelkupplungsanordnung mit einer gemeinsamen Schaltmuffe zusammengefasst, wodurch das Einlegen und Auslegen der betreffenden zwei Gänge durch eine Verschwenkung oder Axialverschiebung des betreffenden Schaltelementes in jeweils entgegengesetzten Richtungen erfolgt.
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Wähl- und Schaltvorgänge werden bei manuell schaltbaren Getrieben über Gestänge- oder Seilzugvorrichtungen, die mit einem von dem Fahrer betätigbaren Handschalthebel in Stellverbindung stehen, in das Schaltgetriebe eingeleitet. Bei automatisiert schaltbaren Getrieben erfolgt dies mittels Wähl- und Schaltaktuatoren, die von einem Getriebesteuergerät ansteuerbar sind. Wenn die Einleitung der Wähl- und Schaltvorgänge, wie es vorliegend vorgesehen ist, in eine achsparallel zu den Getriebewellen angeordnete Schaltwelle erfolgt, besteht ein Wählvorgang in einer Drehung der Schaltwelle um ihre Längsachse, mit der diese formschlüssig mit einem von mehreren Schaltelementen, wie Schaltschwingen oder Schaltgabeln, gekoppelt beziehungsweise entkoppelt wird. Ein Schaltvorgang erfolgt durch eine Axialverschiebung der Schaltwelle, wodurch das angekoppelte Schaltelement im Fall einer Ausführung als Schaltschwinge um ihre Lagerachse verschwenkt und im Fall einer Ausführung als Schaltgabel axial verschoben wird, wodurch die Gangkupplung eines der zugeordneten Gänge ein- oder ausgerückt wird.
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Die nicht an die Schaltwelle angekoppelten Schaltelemente müssen jeweils in ihrer Neutralposition verbleiben, da ihre unabsichtliche Verschwenkung oder Axialverschiebung zum gleichzeitigen Einlegen von mehr als einem Gang und somit zum Blockieren des Schaltgetriebes führen würde. Hierzu gelegentlich vorgesehene Rastierungen, die zwischen den Schaltelementen und gehäusefesten Bauteilen angeordnet sind, können zum Beispiel durch eine Ermüdung der zugehörigen Federelemente versagen oder durch Erschütterungen des Kraftfahrzeugs unwirksam werden, so dass diese Rastierungen keine optimale Funktionssicherheit bieten. Daher ist häufig eine mit der Schaltwelle in Wirkverbindung stehende Sperrvorrichtung vorgesehen, durch die das angekoppelte Schaltelement für eine Schaltung entsperrt ist und die nicht angekoppelten Schaltelemente formschlüssig in ihrer Neutralposition gehalten werden.
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In der
EP 0 731 885 B1 ist eine derartige Schaltvorrichtung beschrieben, bei der jeweils benachbart zu einem Mitnahmesteg jeder Schaltschwinge oder Schaltgabel ein hülsenförmiger Grundkörper drehfest und axial unverschiebbar auf der Schaltwelle befestigt ist. Die Grundkörper weisen jeweils einen gabelförmigen Mitnehmer und eine umfangsseitig verlaufende rampenförmige Nut auf. In den Mitnahmestegen der Schaltelemente ist jeweils ein in einer radialen Bohrung geführter Sperrbolzen angeordnet, der endseitig in Kontakt mit der Ringnut des zugeordneten Grundkörpers steht und von dieser gegen die Rückstellkraft einer Druckfeder in eine Sperrbohrung des Getriebegehäuses gedrückt wird. Die gabelförmigen Mitnehmer und die rampenförmigen Nuten sind umfangsseitig derart versetzt zueinander auf der Schaltwelle beziehungsweise den Grundkörpern angeordnet, dass in jeder einer Wählstellung entsprechenden Drehposition der Schaltwelle ein Mitnehmer den Mitnahmesteg des zugeordneten Schaltelementes umfasst und der betreffende Sperrbolzen außer Eingriff mit der zugeordneten Sperrbohrung steht. Die übrigen Mitnehmer stehen jeweils außer Eingriff mit den Mitnahmestegen der zugeordneten Schaltelemente, und die übrigen Sperrbolzen greifen jeweils in die betreffenden Sperrbohrungen ein.
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Aus der
DE 198 43 584 B4 ist eine Schaltvorrichtung bekannt, bei der jeweils benachbart zu einem gabelförmigen Mitnehmer jeder Schaltschwinge oder Schaltgabel ein Schaltfinger drehfest und axial unverschiebbar auf der Schaltwelle befestigt ist. Die Schaltwelle steht über einen Verzahnungstrieb mit einer Sperrwelle in Triebverbindung, die achsparallel zu der Schaltwelle angeordnet ist, und auf der jeweils benachbart zu einer Sperrnut jeder Schaltschwinge oder Schaltgabel ein radial ausgerichteter Sperrstift befestigt ist. Die Schaltfinger und die Sperrstifte sind umfangsseitig derart versetzt zueinander auf der Schaltwelle beziehungsweise auf der Sperrwelle angeordnet, dass in jeder einer Wählstellung entsprechenden Drehposition der Schaltwelle ein Schaltfinger in den Mitnehmer des zugeordneten Schaltelementes eingreift und der betreffende Sperrstift außer Eingriff mit der Sperrnut des zugeordneten Schaltelementes steht. Die übrigen Schaltfinger der Schaltwelle stehen jeweils außer Eingriff mit den Mitnehmern der zugeordneten Schaltelemente, und die übrigen Sperrstifte der Sperrwelle greifen jeweils in die Sperrnuten der betreffenden Schaltelemente ein.
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Die bekannten Schaltvorrichtungen erfüllen zwar die Funktionen einer formschlüssigen Kopplung der Schaltwelle mit einem der Schaltelemente bei einer Drehung der Schaltwelle in eine Wählstellung sowie einer Verschwenkung oder Axialverschiebung des jeweils angekoppelten Schaltelementes bei einer Axialverschiebung der Schaltwelle in eine Schaltstellung. Ebenso erfüllt die jeweils zugeordnete Sperrvorrichtung die Entsperrung des jeweils angekoppelten Schaltelementes und die formschlüssige Arretierung der nicht angekoppelten Schaltelemente in ihrer Neutralposition. Nachteilig an diesen bekannten Schalt- und Sperrvorrichtungen ist jedoch die große Anzahl von Bauteilen, die zwangsläufig mit einem hohen Herstellungs- und Montageaufwand verbunden ist. Auch nehmen die bekannten Schalt- und Sperrvorrichtungen einen relativ großen Bauraum ein, wodurch das betreffende Schaltgetriebe ungünstig groß und schwer ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung der eingangs genannten Bauart vorzuschlagen, welche einfach sowie mit wenigen Bauteilen aufgebaut ist, die leicht montierbar ist, und die einen geringen Bauraum einnimmt.
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Diese Aufgabe ist durch eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Schaltvorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung geht demnach aus von einer an sich bekannten Schaltvorrichtung eines mehrstufigen Schaltgetriebes, das mindestens zwei achsparallele Getriebewellen aufweist, die über mehrere durch die Axialverschiebung jeweils einer zugeordneten Schaltmuffe schaltbare Gangradsätze mit unterschiedlicher Übersetzung selektiv miteinander in Triebverbindung bringbar sind. Die Schaltvorrichtung ist mit einer achsparallel zu den Getriebewellen angeordneten Schaltwelle versehen, die zur formschlüssigen Kopplung mit einem von mehreren jeweils mit einer Schaltmuffe in Eingriff stehenden Schaltelementen um ihre Längsachse drehbar sowie zur Verschwenkung oder Axialverschiebung des angekoppelten Schaltelementes axial verschiebbar gelagert ist, und die mit einer Sperrvorrichtung in Wirkverbindung steht, mittels der das angekoppelte Schaltelement für eine Schaltung entsperrbar ist und die nicht angekoppelten Schaltelemente formschlüssig in ihrer Neutralposition arretierbar sind.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei dieser Schaltvorrichtung außerdem vorgesehen, dass die Schaltwelle drehfest und axial verschiebbar koaxial innerhalb einer als Hohlwelle ausgebildeten Sperrwelle gelagert ist, dass die Sperrwelle achsparallel zu den Getriebewellen um ihre Längsachse drehbar und axial unverschiebbar in einem Getriebegehäuse gelagert ist, dass die Sperrwelle pro Schaltelement jeweils eine weitgehend umfangsseitig ausgerichtete Sperröffnung mit axial eng beabstandeten parallelen Anschlagkanten sowie axial weiter beabstandeten parallelen Freikanten aufweist und die Schaltwelle pro Schaltelement jeweils eine weitgehend umfangsseitig ausgerichtete Koppelöffnung mit axial eng beabstandeten parallelen Mitnahmekanten sowie axial weiter beabstandeten parallelen Freikanten aufweist, in die jeweils ein Mitnahmehebel des zugeordneten Schaltelementes weitgehend radial eingreift, dass die Freikanten der Sperröffnungen und die Mitnahmekanten der Koppelöffnungen jeweils in einem Umfangsbereich der Schaltwelle angeordnet sind, in dem das zugeordnete Schaltelement formschlüssig angekoppelt ist, und dass die Anschlagkanten der Sperröffnungen sowie die Freikanten der Koppelöffnungen jeweils außerhalb des betreffenden Umfangsbereichs der Schaltwelle liegen.
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Durch eine Drehung der Schaltwelle in eine einer Wählstellung entsprechenden Drehposition wird somit durch das axiale Anlegen eines Mitnahmehebels an den Mitnahmekanten der betreffenden Koppelöffnung formschlüssig an die Schaltwelle angekoppelt. Die übrigen Mitnahmehebel liegen dann axial beabstandet zwischen den Freikanten ihrer zugeordneten Koppelöffnungen und sind somit von der Schaltwelle entkoppelt. Die drehfest mit der Schaltwelle verbundene Sperrwelle befindet sich dann in einer solchen Drehposition, in welcher sich der angekoppelte Mitnahmehebel axial beabstandet zwischen den Freikanten der zugeordneten Sperröffnung befindet und somit für eine Axialverschiebung entsperrt ist. Die übrigen Mitnahmehebel liegen dann axial an den Anschlagkanten ihrer zugeordneten Sperröffnungen an und sind somit in ihrer Neutralposition formschlüssig gegen eine Axialverschiebung gesichert beziehungsweise arretiert.
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Die beschriebene Schaltvorrichtung weist somit sichere Wähl-, Schalt- und Sperrfunktionen auf, und sie zeichnet sich durch einen einfachen sowie wenige Bauteile umfassenden konstruktiven Aufbau aus. Diese Schaltvorrichtung ist daher kostengünstig herstellbar und mit geringem Aufwand montierbar. Zudem weist die Schaltvorrichtung aufgrund der koaxialen Anordnung der Schaltwelle und der Sperrwelle sowie wegen des unmittelbaren Eingriffs der Mitnahmehebel in die Schaltwelle und in die Sperrwelle besonders kompakte Abmessungen auf und nimmt daher innerhalb des Schaltgetriebes vergleichsweise wenig Bauraum in Anspruch. Die Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung kann sowohl bei manuell schaltbaren als auch bei automatisiert schaltbaren Schaltgetrieben zur Anwendung kommen.
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Bei dieser Schaltvorrichtung kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der axiale Abstand der Mitnahmekanten einer jeden Koppelöffnung und der axiale Abstand der Anschlagkanten einer jeden Sperröffnung jeweils der axialen Dicke des Mitnahmehebels des zugeordneten Schaltelementes zuzüglich eines Leerspiels entspricht. Durch das Leerspiel werden Fertigungstoleranzen und die Wärmdehnung der Bauteile ausgleichend berücksichtigt, so dass unter allen Betriebsbedingungen ein weitgehend widerstandsarmes Drehen der Schaltwelle und damit die problemlose Funktion des Schaltgetriebes sichergestellt sind.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass der axiale Abstand der Freikanten einer jeden Koppelöffnung sowie einer jeden Sperröffnung jeweils mindestens der Summe der in beiden Axialrichtungen größten Schaltwege der Schaltwelle für alle Schaltelemente und der axialen Dicke des Mitnahmehebels des zugeordneten Schaltelementes zuzüglich eines Leerspiels entspricht, damit die schaltungsbedingte axiale Verschiebung der Schaltwelle nicht unerwünscht begrenzt wird. Zwar wird sicherlich versucht, für alle Schaltelemente gleiche Schaltwege vorzusehen, da die Schaltkupplungen und die zugeordneten Schaltmuffen aber zumeist auf verschiedenen, radial unterschiedlich weit von der Schaltwelle entfernten Getriebewellen angeordnet sind, können sich insbesondere bei einer Ausbildung der Schaltelemente als Schaltschwingen unterschiedlich große Schaltwege ergeben. In diesem Fall wird der axiale Abstand der Freikanten der Koppelöffnungen und der Sperröffnungen somit durch die größten Schaltwege eines der Schaltelemente bestimmt.
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Der umfangsseitige Abstand der Außenkanten der Koppelöffnungen und der Sperröffnungen sollte jeweils mindestens der Summe des umfangsseitigen Wählschwenkbereichs der Schaltwelle und der umfangsseitigen Breite des Mitnahmehebels des zugeordneten Schaltelementes zuzüglich eines Leerspiels entsprechen, damit die wählbedingte Drehung der Schaltwelle um ihre Längsachse nicht unerwünscht begrenzt wird. Um die Steifigkeit der Schaltwelle und der Sperrwelle jedoch nicht unnötig zu reduzieren, sollte der umfangsseitige Abstand der Außenkanten der Koppelöffnungen und der Sperröffnungen auf das unbedingt notwendige Maß beschränkt sein.
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Die Schaltwelle kann als eine Hohlwelle ausgeführt sein, wobei die Koppelöffnungen dann jeweils als ein die Wand der Schaltwelle durchtrennender Lochschlitz ausgebildet sind. In dem dadurch verfügbaren Hohlraum kann bei einer automatisierten Ausführung des Schaltgetriebes zum Beispiel Platz sparend ein als hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildeter Schaltaktuator angeordnet werden.
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Alternativ dazu kann die Schaltwelle jedoch auch als eine Vollwelle ausgeführt sein, wobei die Koppelöffnungen dann jeweils als eine in der Außenwand der Schaltwelle radial vertiefte Ausnehmung ausgebildet sind. In der Ausführung als Vollwelle weist die Schaltwelle bekanntermaßen eine höhere Steifigkeit auf.
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Zur drehfesten und axialbeweglichen Führung der Schaltwelle in der Sperrwelle ist bevorzugt mindestens ein radial nach außen gerichtet an der Schaltwelle befestigter Führungsbolzen vorgesehen, der in einen axialen Führungsschlitz der Sperrwelle eingreift.
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Zur stabilen und zugleich widerstandsarmen Lagerung der Schaltwelle in der Sperrwelle ist bevorzugt vorgesehen, dass die Schaltwelle über mindestens zwei jeweils in eine Ringnut der Schaltwelle eingesetzte Lagerringe, die aus einem reibungsarmen und verschleißfesten Material bestehen, gleitbeweglich in der Sperrwelle gelagert ist.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
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1 eine bevorzugte Ausführungsform einer Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung mit einer Schaltwelle und einer Sperrwelle in einer perspektivischen Ansicht,
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2 die Schaltvorrichtung gemäß 1 in einer bestimmten Wählstellung in einem Längsmittenschnitt,
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3 die Schaltvorrichtung gemäß 1 und 2 in einer bestimmten Schaltstellung in einem Längsmittenschnitt,
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4 die Schaltvorrichtung gemäß den 1 bis 3 in der Wählstellung nach 2 in einer Radialansicht auf eine ausschnittweisen Abwicklung der Schaltwelle, und
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5 die Schaltvorrichtung gemäß den 1 bis 3 in der Wählstellung nach 2 in einer Radialansicht einer ausschnittweisen Abwicklung der Sperrwelle.
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Die in der perspektivischen Ansicht von 1 dargestellte Schaltvorrichtung 1 eines mehrstufigen Schaltgetriebes weist eine Schaltwelle 2, eine Sperrwelle 3 und vorliegend beispielhaft drei als Schaltschwingen ausgebildete Schaltelemente 4, 5, 6 auf. Die Schaltwelle 2 ist als eine Hohlwelle ausgebildet und drehfest sowie axial verschiebbar koaxial innerhalb der ebenfalls als eine Hohlwelle ausgebildeten Sperrwelle 3 gelagert. Die Sperrwelle 3 ist ihrerseits achsparallel zu nicht abgebildeten Getriebewellen um ihre Längsachse 7 drehbar 10 und axial unverschiebbar in einem nicht dargestellten Getriebegehäuse gelagert. Zur drehfesten und axialbeweglichen Führung der Schaltwelle 2 in der Sperrwelle 3 ist mindestens ein radial nach außen gerichtet an der Schaltwelle 2 befestigter Führungsbolzen 8 vorgesehen, der in einen axialen Führungsschlitz 9 der Sperrwelle 3 eingreift. Die Schaltwelle 2 ist somit mittels der Sperrwelle 3 um ihre Längsachse 7 drehbar 10 und axial verschiebbar 11 in dem Getriebegehäuse gelagert.
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Die gabelförmigen Schaltschwingen 4, 5, 6 sind jeweils um eine quer zu den Getriebewellen und der Schaltwelle 2 angeordnete Lagerachse 12, 13, 14 schwenkbar in dem Getriebegehäuse gelagert. Über endseitig und schaltwellenfern befestigte Gleitsteine 15, 15a, 16, 16a, 17, 17a stehen die Schaltschwingen 4, 5, 6 jeweils durch einen Eingriff in die äußere Ringnut von nicht abgebildeten Schaltmuffen in Stellverbindung mit über diese ein- und ausrückbare Gangkupplungen von beispielhaft fünf Vorwärtsgängen G1, G2, G3, G4, G5 und einem Rückwärtsgang R. Die drei Schaltschwingen 4, 5, 6 weisen schaltwellennah jeweils einen Mitnahmehebel 18, 19, 20 auf, der jeweils weitgehend radial in Eingriff mit einer zugeordneten Sperröffnung 21, 22, 23 der Sperrwelle 3 und mit einer zugeordneten Koppelöffnung 24, 25, 26 der Schaltwelle 2 ist.
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Wie besonders in den von außen nach innen gerichteten Radialansichten der ausschnittweisen Abwicklungen der Schaltwelle 2 gemäß 4 und der Sperrwelle 3 gemäß 5 erkennbar ist, sind die Koppelöffnungen 24, 25, 26 der Schaltwelle 2 jeweils weitgehend umfangsseitig ausgerichtet und weisen axial eng beabstandete parallele Mitnahmekanten 27, 27’; 28, 28’; 29, 29’ sowie axial weiter voneinander beabstandete parallele Freikanten 30, 30’; 31, 31’; 31a, 31a’; 32, 32’ auf. Ebenso sind die Sperröffnungen 21, 22, 23 der Sperrwelle 3 jeweils weitgehend umfangsseitig ausgerichtet und weisen axial eng beabstandete parallele Anschlagkanten 33, 33’; 34, 34’; 34a, 34a’; 35, 35’ sowie axial weiter voneinander beabstandete parallele Freikanten 36, 36’; 37, 37’; 38, 38’ auf.
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Erkennbar sind die zwei axial äußeren Koppelöffnungen 24, 26 in der Schaltwelle 2 in der Draufsicht etwa T-förmig und die mittlere Koppelöffnung 25 etwa doppelt-T-förmig ausgebildet. Bei der Sperrwelle 3 sind ebenfalls die beiden axial äußeren Sperröffnungen 21, 23 in der Draufsicht etwa T-förmig ausgebildet, während die mittlere Sperröffnung 22 zwei umfangsseitig äußere Anschlagbereiche mit den Anschlagkanten 34, 34’ beziehungsweise mit den Anschlagkanten 34a, 34a’ aufweist, welche zwischen sich einen Sperröffnungsbereich mit den zueinander parallelen Freikanten 37, 37’ einschließen.
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Die 4 und 5 zeigen auch, dass bei diesem Ausführungsbeispiel der axiale Abstand 51 zwischen den einander zugeordneten Mitnahmekanten 27, 27’; 28, 28’; 29, 29’ einer jeden Koppelöffnung 24, 25, 26 und der axiale Abstand 52 zwischen den einander zugeordneten Anschlagkanten 33, 33’; 34, 34’; 34a, 34a’; 35, 35’ einer jeden Sperröffnung 21, 22, 23 jeweils der axialen Dicke d des Mitnahmehebels 18, 19, 20 des zugeordneten Schaltelementes 4, 5, 6 zuzüglich eines Leerspiels entspricht.
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Weiter ist erkennbar, dass der axiale Abstand 50 zwischen den einander zugeordneten Freikanten 30, 30’; 31, 31’; 31a, 31a’; 32; 32’; 36, 36’; 37, 37’; 38, 38’ einer jeden Koppelöffnung 24, 25, 26 sowie einer jeden Sperröffnung 21, 22, 23 jeweils mindestens der Summe der in beiden Axialrichtungen größten Schaltwege der Schaltwelle 2 für alle Schaltelemente 4, 5, 6 und der axialen Dicke d des Mitnahmehebels 18, 19, 20 des zugeordneten Schaltelementes 4, 5, 6 zuzüglich eines Leerspiels entspricht.
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Außerdem zeigen die 4 und 5, dass der umfangsseitige Abstand 47 der Außenkanten 48, 49 der Koppelöffnungen 24, 25, 26 sowie der Sperröffnungen 21, 22, 23 jeweils mindestens der Summe des umfangsseitigen Wählschwenkbereichs der Schaltwelle 2 und der umfangsseitigen Breite b des Mitnahmehebels 18, 19, 20 des zugeordneten Schaltelementes 18, 19, 20 zuzüglich eines Leerspiels entspricht.
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Die Freikanten 36, 36’; 37, 37’; 38, 38’ der Sperröffnungen 21, 22, 23 und die Mitnahmekanten 27, 27’; 28, 28’; 29, 29’ der Koppelöffnungen 24, 25, 26 sind jeweils in einem Umfangsbereich der Schaltwelle 2 angeordnet, in dem das jeweils zugeordnete Schaltelement 4, 5, 6 durch das axiale Anlegen des betreffenden Mitnahmehebels 18, 19, 20 an den Mitnahmekanten 27, 27’; 28, 28’; 29, 29’ der jeweiligen Koppelöffnung 18, 19, 20 formschlüssig mit der Schaltwelle 2 gekoppelt ist.
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In der radialen Draufsicht auf die Abwicklung der Schaltwelle 2 in 4 ist die Schaltwelle 2 beispielhaft in eine Wählstellung gedreht dargestellt, in welcher der Mitnahmehebel 19 der zweiten Schaltschwinge 5 an den Mitnahmekanten 28, 28’ der Koppelöffnung 25 anliegt und somit die zweite Schaltschwinge 5 formschlüssig mit der Schaltwelle 2 gekoppelt ist. In dieser Wählstellung ist die Schaltwelle 2 auch in dem durch die Mitnahmehebel 18, 19, 20 geführten Längsmittelschnitt gemäß 2 abgebildet.
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Wie 5 zeigt, befindet sich der Mitnahmehebel 19 in dieser Wählstellung der Schaltwelle 2 der zweiten Schaltschwinge 5 weit beabstandet zwischen den Freikanten 37, 37’ der zugeordneten Sperröffnung 22 der drehfest mit der Schaltwelle 2 verbundenen und somit mitgedrehten Sperrwelle 3, wodurch eine Verschwenkung der zweiten Schaltschwinge 5 durch eine Axialverschiebung 11 der Schaltwelle 2 und damit das Einrücken einer dieser zugeordneten Gangkupplung möglich ist.
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Die Mitnahmehebel 18, 20 der beiden übrigen Schaltschwingen 4, 6 befinden sich in dieser Wählstellung einerseits weit beabstandet zwischen den einander zugeordneten Freikanten 30, 30’; 32, 32’ der zugeordneten Koppelöffnungen 24, 26, so dass diese Schaltschwingen 4, 6 bei einer Axialverschiebung 11 der Schaltwelle 2 nicht verschwenkt werden (4). Andererseits befinden sich diese Mitnahmehebel 18, 20 der beiden übrigen Schaltschwingen 4, 6 axial anliegend zwischen den Anschlagkanten 33, 33’; 35, 35’ der zugeordneten Sperröffnungen 21, 23, wodurch diese Mitnahmehebel 18, 20 formschlüssig in ihrer Neutralposition arretiert sind (5).
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In dem Längsmittelschnitt gemäß 3 wie auch in der perspektivischen Ansicht von 1 ist die Schaltwelle 2 derart axial nach links verschoben und demzufolge die Schaltschwinge 5 im Gegenuhrzeigersinn um die zugeordnete Lagerachse 13 verschwenkt, dass der betreffende Gang, hier beispielhaft der dritte Gang G3, eingelegt ist.
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In den Schnittansichten von 2 und 3 ist auch erkennbar, dass die Schaltwelle 2 über vier jeweils in eine Ringnut 39, 40, 41, 42 der Schaltwelle 2 eingesetzte Lagerringe 43, 44, 45, 46 gleitbeweglich in der Sperrwelle 3 gelagert ist, wobei die Lagerringe 43, 44, 45, 46 aus einem reibungsarmen und verschleißfesten Material bestehen.
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Die Schaltelemente 4, 5, 6 der Schaltvorrichtung 1 können ebenso als Schaltgabeln ausgebildet sein, die auf gleiche Weise in einem Wählvorgang durch eine Drehung 10 der Schaltwelle 2 um ihre Längsachse 7 formschlüssig angekoppelt und in einem Schaltvorgang durch eine Axialverschiebung 11 der Schaltwelle 2 ebenfalls axial verschoben werden. Auch kann die Schaltvorrichtung 1 bei prinzipiell gleichem Aufbau weniger oder mehr als drei Schaltelemente aufweisen.
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Die Schaltvorrichtung 1 gemäß der Erfindung weist sichere Wähl-, Schalt- und Sperrfunktionen auf, und sie zeichnet sich durch einen einfachen sowie wenige Bauteile umfassenden Aufbau aus. Die Schaltvorrichtung 1 ist somit kostengünstig herstellbar und mit geringem Aufwand montierbar. Zudem weist die Schaltvorrichtung 1 aufgrund der koaxialen Anordnung der Schaltwelle 2 und der Sperrwelle 3 sowie wegen des unmittelbaren Eingriffs der Mitnahmehebel 18, 19, 20 in die Schaltwelle 2 und in die Sperrwelle 3 besonders kompakte Abmessungen auf, so dass diese innerhalb des Schaltgetriebes nur wenig Bauraum benötigt. Die vorgestellte Schaltvorrichtung 1 kann sowohl bei manuell schaltbaren als auch bei automatisiert schaltbaren Schaltgetrieben zur Anwendung kommen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltvorrichtung
- 2
- Schaltwelle
- 3
- Sperrwelle
- 4
- Schaltelement, Schaltschwinge
- 5
- Schaltelement, Schaltschwinge
- 6
- Schaltelement, Schaltschwinge
- 7
- Längsachse von Schaltwelle 2 und Sperrwelle 3
- 8
- Führungsbolzen von Schaltwelle 2
- 9
- Führungsschlitz von Sperrwelle 3
- 10
- Drehung, Drehpfeil
- 11
- Axialverschiebung, Verschiebepfeil
- 12
- Lagerachse von Schaltelement 4
- 13
- Lagerachse von Schaltelement 5
- 14
- Lagerachse von Schaltelement 6
- 15
- Erster Gleitstein von Schaltelement 4
- 15a
- Zweiter Gleitstein von Schaltelement 4
- 16
- Erster Gleitstein von Schaltelement 5
- 16a
- Zweiter Gleitstein von Schaltelement 5
- 17
- Erster Gleitstein von Schaltelement 6
- 17a
- Zweiter Gleitstein von Schaltelement 6
- 18
- Mitnahmehebel von Schaltelement 4
- 19
- Mitnahmehebel von Schaltelement 5
- 20
- Mitnahmehebel von Schaltelement 6
- 21
- Erste Sperröffnung von Sperrwelle 3
- 22
- Zweite Sperröffnung von Sperrwelle 3
- 23
- Dritte Sperröffnung von Sperrwelle 3
- 24
- Erste Koppelöffnung von Schaltwelle 2
- 25
- Zweite Koppelöffnung von Schaltwelle 2
- 26
- Dritte Koppelöffnung von Schaltwelle 2
- 27
- Mitnahmekante von Koppelöffnung 24
- 27’
- Mitnahmekante von Koppelöffnung 24
- 28
- Mitnahmekante von Koppelöffnung 25
- 28’
- Mitnahmekante von Koppelöffnung 25
- 29
- Mitnahmekante von Koppelöffnung 26
- 29’
- Mitnahmekante von Koppelöffnung 26
- 30
- Freikante von Koppelöffnung 24
- 30’
- Freikante von Koppelöffnung 24
- 31
- Freikante von Koppelöffnung 25
- 31’
- Freikante von Koppelöffnung 25
- 31a
- Freikante von Koppelöffnung 25
- 31a’
- Freikante von Koppelöffnung 25
- 32
- Freikante von Koppelöffnung 26
- 32’
- Freikante von Koppelöffnung 26
- 33
- Anschlagkante von Sperröffnung 21
- 33’
- Anschlagkante von Sperröffnung 21
- 34
- Anschlagkante von Sperröffnung 22
- 34’
- Anschlagkante von Sperröffnung 22
- 34a
- Anschlagkante von Sperröffnung 22
- 34a’
- Anschlagkante von Sperröffnung 22
- 35
- Anschlagkante von Sperröffnung 23
- 35’
- Anschlagkante von Sperröffnung 23
- 36
- Freikante von Sperröffnung 21
- 36’
- Freikante von Sperröffnung 21
- 37
- Freikante von Sperröffnung 22
- 37’
- Freikante von Sperröffnung 22
- 38
- Freikante von Sperröffnung 23
- 38’
- Freikante von Sperröffnung 23
- 39
- Ringnut von Schaltwelle 2
- 40
- Ringnut von Schaltwelle 2
- 41
- Ringnut von Schaltwelle 2
- 42
- Ringnut von Schaltwelle 2
- 43
- Lagerring an Schaltwelle 2
- 44
- Lagerring an Schaltwelle 2
- 45
- Lagerring an Schaltwelle 2
- 46
- Lagerring an Schaltwelle 2
- 47
- Umfangseitiger Abstand der Außenkanten 48, 49
- 48
- Erste umfangsbezogene Außenkante der Koppelöffnung 25
- 49
- Zweite umfangsbezogene Außenkante der Koppelöffnung 25
- 50
- Axialer Abstand gegenüberliegender Freikanten
- 51
- Axialer Abstand gegenüberliegender Mitnahmekanten
- 52
- Axialer Abstand gegenüberliegender Anschlagkanten
- b
- Breite von Mitnahmehebel 18, 19, 20
- d D
- icke von Mitnahmehebel 18, 19, 20
- G1–G5
- Vorwärtsgänge
- R
- Rückwärtsgang
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0731885 B1 [0006]
- DE 19843584 B4 [0007]
