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Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung für ein Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem am Schaltgetriebe montierbaren Schaltdom nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein solcher Schaltdom ist Bestandteil der äußeren Schaltanlage eines manuellen Schaltgetriebes. Mittels des Schaltdoms werden die Schaltbewegungen der äußeren Schaltanlage auf die Schaltgabel im Getriebe übertragen.
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Aus der
DE 20 2014 105 047 U1 oder aus der
DE 10 2008 052 139 B4 ist eine gattungsgemäße Schaltanordnung mit einem solchen Schaltdom bekannt, dessen Deckel ein Kunststoffformteil sein kann. Im Schaltdom ist eine, die Schalt- und Wählkräfte übertragende Schaltwelle sowohl axial verstellbar als auch drehbar gelagert. Auf der Schaltwelle sitzt ortsfest eine Ringscheibe, auf der eine Schalthülse angeordnet ist. Die Schalthülse weist einen radial nach außen ragenden Schaltfinger auf, der zur Gangschaltbetätigung mit getriebeseitigen Mitnehmern in Eingriff bringbar ist.
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Der im Fahrbetrieb im Schaltgetriebe erzeugte Körperschall wird in der obigen Schaltanordnung in Form von Transversal- und Longitudinalwellen über die Schaltwelle sowie ein Schaltgestänge bis zu einem Handschalthebel im Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeuges übertragen und führt dort zu einer nachteiligen Geräuschentwicklung.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltanordnung bereitzustellen, bei der in einfacher Weise eine solche Geräuschentwicklung im Fahrzeuginnenraum reduzierbar ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, den Übertragungsweg des Köperschalls vom Getriebe bis zum Handschalthebel zu unterbrechen, ohne die Funktionsfähigkeit der Schaltanordnung zu beeinträchtigen. Vor diesem Hintergrund ist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 die Schaltwelle der Schaltanordnung zweiteilig ausgeführt, und zwar mit zwei zueinander koaxialen Wellenabschnitten, die unter Zwischenschaltung eines Schwingungsentkopplungsglieds kraft- und momentenübertragend miteinander verbunden sind. Durch die zweiteilige Gestaltung der Schaltwelle wird der Körperschall-Übertragungsweg wirkungsvoll unterbrochen, wodurch die Geräuschentwicklung im Fahrzeuginnenraum reduzierbar ist.
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In einer technischen Ausführung können die beiden Wellenabschnitte der Schaltwelle über einen Axialabstand voneinander beabstandet sein. Der Axialabstand wird von dem Schwingungsentkopplungsglied überbrückt. Bevorzugt weist das Schwingungsentkopplungsglied ein geräuschdämpfendes Kunststoffmaterial auf, das im Vergleich zu den Metall-Wellenabschnitten die Körperschallübertragung wirkungsvoll unterbricht.
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Die Koppelstelle zwischen den beiden Wellenabschnitten ist so auszulegen, dass die Schalt- und Wählkräfte betriebssicher übertragen werden. Zudem ist zu beachten, dass die Schaltwelle aufgrund geometrischer Gegebenheiten auf Durchbiegung beansprucht wird. Die Biegebeanspruchung ergibt sich aufgrund einer Hebelarmlänge zwischen der Krafteinleitungsstelle der Schaltwelle und deren Schaltfinger, an dem die Schaltkräfte auf einen getriebeseitigen Mitnehmer weitergeleitet werden.
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Vor diesem Hintergrund können bevorzugt die beiden Wellenabschnitte an ihren einander zugewandten Stirnseiten Formschlusskonturen aufweisen, mit denen das Schwingungsentkopplungsglied in Eingriff ist. Im Hinblick auf eine bauraumsparende Ausführung der Koppelstelle kann das Schwingungsentkopplungsglied ein schwingungsdämpfendes Kunststoffmaterial aufweisen, von dem die beiden Formschlusskonturen der Wellenabschnitte bevorzugt nach außen vollflächig umgossen sind. Die Herstellung des Schwingungsentkopplungsglieds kann durch ein Kunststoff-Spritzgießverfahren erfolgen. Hierzu werden die Wellenabschnitte der Schaltwelle mit ihren einander zugewandten Formschlusskonturen in eine Spritzgießkavität eines Spritzgießwerkzeuges eingelegt und anschließend mit der flüssigen Ausgangskomponente des Kunststoffmaterials umspritzt. Im Hinblick auf eine bauraumgünstige Ausführung kann das Schwingungsentkopplungsglied rotationssymmetrisch um die Schaltwellen-Achse ausgebildet sein. Insbesondere kann der Kunststoffkörper zylindrisch ausgeführt sein.
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Die Formschlusskontur kann bevorzugt nicht unmittelbar im Wellenabschnitt integriert sein, sondern in einem davon separaten Formschlusselement, das auf der jeweiligen Wellenabschnitt-Stirnseite ortfest aufsetzbar ist, und zwar insbesondere im Presssitz, in einer Schraub- oder Klebverbindung oder dergleichen.
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Im Hinblick auf eine weitere Reduzierung der Körperschall-Übertragung kann die Schaltwelle als Hohlwelle ausgeführt sein. Um den oben angedeuteten Spritzgießvorgang einwandfrei durchführen zu können, kann das Schwingungsentkopplungsglied eine Deckwand aufweisen, die den Hohlraum der Schaltwelle schließt. Gegebenenfalls kann die Deckwand um einen Axialversatz von der Wellenabschnitt-Stirnseite zurückgesetzt sein, wodurch sich das Kunststoffmaterial um den Axialversatz bis zur Deckwand, das heißt in den Schaltwellen-Hohlraum hinein erstrecken kann.
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In der Zusammenbaulage ergibt sich somit an der Koppelstelle eine im Hinblick auf eine Kraft- und Momentenübertragung äußerst verbindungssteifer Dreilagenaufbau, der aus den beiden Deckwänden sowie der zwischengeordneten schwingungsdämpfenden Materiallage des Kunststoffmaterials besteht.
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In einer weiteren Ausführungsvariante kann das Formschlusselement zudem eine Umfangswand aufweisen, die auf die Wellenabschnitt-Stirnseite aufsetzbar ist (insbesondere durch Presssitz oder durch eine andere kraft-, stoff- und/oder formschlüssige Verbindung). Für eine stabile Anbindung des Kunststoffmaterials am Formschlusselement kann dessen Außenumfang mehrkantig, insbesondere sechskantig ausgebildet sein. Die Sechskantform kann exemplarisch plane Außenflächen aufweisen, die an Übergangskanten ineinander übergehen, die sich allesamt parallel zueinander sowie in Axialrichtung erstrecken.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann das Formschlusselement kappenförmig ausgeführt sein, und zwar mit der geschlossenen Deckwand, an deren Rand die ringförmig umlaufende Umfangswand hochgezogen ist.
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Wie oben erwähnt, ist es im Hinblick auf eine gute Anbindung bevorzugt, wenn das Formschlusselement nach außen vollständig vom Kunststoffmaterial umspritzt ist. Zudem kann das Kunststoffmaterial eine von der Wellenabschnitt-Stirnseite abgewandte Randkontur der Umfangswand umgreifen und bis in Anlage mit dem Außenumfang des Wellenabschnittes gebracht sein, um die Formschlussverbindung zwischen den beiden Wellenabschnitten weiter zu steigern.
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Gegebenenfalls kann alternativ dazu oder zusätzlich in der Umfangswand des Formschlusselementes eine durchgängig umlaufende Ringnut ausgeführt sein, mit der der Formschluss gegebenenfalls weiter gesteigert wird.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Deckwand des Formschlusselementes die Wellenabschnitt-Stirnseite radial mit einem Überstand überragen, der nach Art eines Ringflansches an der Wellenabschnitt-Stirnseite angeordnet ist. Im radial überstehenden Bereich der Deckwand können zudem Durchbrüche ausgebildet sein, die vom Kunststoffmaterial durchsetzt sind, um die Formschlussverbindung zwischen den beiden Wellenabschnitten gegebenenfalls zu erhöhen. In diesem Fall kann die Deckwand einen durchmesserreduzierten Zentrierzapfen aufweisen, der zum Beispiel in Presspassung in den Hohlraum des Wellenabschnittes eingepresst ist.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in einer perspektivischen Teilansicht die Schaltanordnung in einer Einbaulage in einem Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs;
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2 eine perspektivische Darstellung der Schaltanordnung im ausgebauten Zustand;
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3 eine Schaltwelle mit damit verschweißter Schalthülse;
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4 eine Teilschnittdarstellung, in der die Lagerung des Kulissenstiftes des Schaltdoms gezeigt ist;
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5 in einer Teilschnittansicht die Koppelstelle zwischen den beiden Wellenabschnitten der Schaltwelle; und
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6 bis 9 jeweils unterschiedliche Varianten der in den 2, 3 und 5 gezeigten Koppelstelle zwischen den beiden Wellenabschnitten der Schaltwelle.
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In der 1 ist die Schaltanordnung in einer Einbaulage gezeigt. Demzufolge ist ein Schaltdom 1 über Schraubpunkte an einer Getriebewand 5 eines Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes montiert. Der Schaltdom 1 weist eine Lagerstelle 7 (4) auf, in der ein stirnseitiges Ende 9 (3 oder 4) einer Schaltwelle 11 axial verschiebbar sowie drehbar gelagert ist, um Schalt- und Wählkräfte FS und FW (1) zu übertragen. Hierzu sitzt eine Schalthülse 13 ortsfest auf der Schaltwelle 11. Die Schalthülse 13 wird in Radialrichtung y nach außen von einem Schaltfinger 15 (in der 1 nicht zu sehen) überragt. Zudem sind in der Schalthülse 13 in an sich bekannter Weise eine Schaltkulisse 17, die mit einem im Schaltdom 1 gelagerten Kulissenstift 19 zusammenwirkt, sowie auf der diametral gegenüberliegenden Seite eine Sensorkulisse 21 (3) integriert, die mit einem nicht gezeigten Sensorelement zusammenwirkt. Die Schaltwelle 11 weist an ihrem schaltdomfernen Ende eine Koppelstelle 23 zur Anbindung eines Übertragungselementes auf. Das Übertragungselement ist über ein nicht gezeigtes Gestänge mit einem im Fahrzeuginnenraum positionierten Handschalthebel koppelbar.
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Der Schaltfinger 15 ist für eine Gangschaltbetätigung mit einem der Mitnehmer 27 (1) in Eingriff bringbar, die die Schaltbetätigung auf Schaltgabeln im Inneren des Getriebes übertragen. Im Hinblick auf eine betriebssichere Gangschaltbetätigung weist die Schalthülse 13 in der Axialrichtung x betrachtet beidseitig des Schaltfingers 15 jeweils Sperrflächen 29 sowie in Umfangsrichtung beidseitig des Schaltfingers 15 jeweils Sperrfenster 31 auf. Zudem ist der Schalthülse 13 außenumfangsseitig eine Rastierungs-Kontur 33 zugeordnet, die in gängiger Praxis mit einem nicht dargestellten Druckelement zusammenwirkt.
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Nachfolgend ist der Aufbau der in der 2 oder 3 gezeigten Schaltwelle 11 mit darauf angeordneter Schalthülse 13 beschrieben: So ist die Schalthülse 13 zweiteilig aufgebaut, und zwar mit in der Axialrichtung x hintereinander angeordneten Schalthülsenteilen 35, 37, die Rohrstücke mit identischen Innen- und Außendurchmesser sind. Zwischen den beiden Schalthülsenteilen 35, 37 ist eine Ringscheibe 39 positioniert, die mit der Schaltwelle 11 verschweißt ist. In den 2 oder 3 sind die beiden Schalthülsenteile 35, 37 voneinander separate Bauteile, die jeweils mit der Ringscheibe 39 verschweißt sind. Die an der Ringscheibe 39 verschweißten Schalthülsenteile 35, 37 sind in der Axialrichtung x über einen Freischnitt voneinander beabstandet, dessen Breite in etwa der Materialstärke der Ringscheibe 39 entspricht.
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Der Schaltfinger 15 bildet zusammen mit der Ringscheibe 39 ein materialeinheitliches sowie einstückiges Bauteil 51 (3), bei dem der Schaltfinger 15 in der Radialrichtung y in Flucht mit der Ringscheibe 39 ausgerichtet ist.
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In den Figuren weist die aus einem Metall gefertigte Schaltwelle 11 zwei zueinander koaxial ausgerichtete Wellenabschnitte 14, 16 auf. Die beiden Wellenabschnitte 14, 16 sind zur Schwingungsentkopplung voneinander beabstandet und über ein Schwingungsentkopplungsglied 12 zusammengefügt, das in der 3 lediglich gestrichelt angedeutet ist. Zudem weist in der 2 der Schaltdom 1 einen plattenförmigen, am Getriebe montierbaren Basisabschnitt 53 auf, der die zugewandte Schalthülsen-Stirnseite geschlossenflächig überdeckt. Die Lagerstelle 7 für die Schaltwelle 11 ist in der 4 mittels eines Kugellagers realisiert, dessen Außenumfang in einem am Basisabschnitt 53 angeformten Lagerzylinder 55 eingesetzt ist. Der Lagerzylinder 55 ist in der 4 radial zwischen der Schaltwelle 11 und der Schalthülse 13 positioniert. Mit Abstand radial außerhalb ist am Schaltdom-Basisabschnitt 55 eine ringförmig umlaufende Schaltdomwand 57 angeformt. Sowohl in der Lagerzylinder-Wandung als auch in der Schaltdom-Wand 57 sind Metall-Lagerbuchsen 59, 61 integriert, in denen der Kulissenstift 19 exemplarisch im Presssitz gelagert ist. In der 4 ist der Kulissenstift 19 zweiteilig ausgeführt, und zwar mit einem durchmesserkleineren Metallbolzen 63, auf dem ein durchmessergrößerer Metall-Ringbund 65 aufgepresst ist. Die radial äußere Metall-Lagerbuchse 61 übergreift mit einer radial äußeren Bördelkante 62 den Ringbund 65 des Kulissenstiftes 19, wodurch auch bei gegebenenfalls gelöstem Presssitz eine Verliersicherheit gewährleistet ist. Bei der Montage wird der Kulissenstift 19 in einer Montagerichtung M (4) in die beiden Metall-Lagerbuchsen 59, 61 mit Presspassung eingefügt. Nach erfolgtem Einpressvorgang wird die umlaufende Bördelkante 62 der Metall-Lagerbuchse 61 radial nach innen verformt, um eine Verliersicherung bereitzustellen.
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Die Rastierungs-Kontur 33 ist in den 1 bis 3 nicht unmittelbar in der Schalthülse 13 integriert, sondern in einem Rastierungs-Blechteil 67, das mit der Schalthülse 13 verschweißt ist.
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In der 2 weist die Koppelstelle 23 eine Außenverzahnung 73 auf, auf die ein mit einer korrespondierenden Innenverzahnung versehener Nabenabschnitt des Übertragungselementes bis zu einem Axialanschlag 75 aufsteckbar ist. Zudem weist die Koppelstelle 23 in axialer Verlängerung zur Außenverzahnung 73 einen durchmesserreduzierten Gewindezapfen 77 für eine nicht gezeigte Befestigungsmutter auf, mittels der das auf die Außenverzahnung 73 aufgesteckte Übertragungselement auf der Schaltwelle 11 festgespannt wird.
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In der 5 ist die Koppelstelle zwischen den beiden Wellenabschnitten 14, 16 der Schaltwelle 11 in einer vergrößerten Teilschnittdarstellung gezeigt. Demzufolge sind die einander zugewandten Wellenabschnitt-Stirnseiten 18 über einen Axialabstand a voneinander beabstandet. Der Axialabstand a zwischen den beiden Wellenabschnitten 14, 16 wird vom Schwingungsentkopplungsglied 12 kraft- und momentenübertragend überbrückt.
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In der 5 ist das Schwingungsentkopplungsglied 12 aus zwei kappenförmigen Formschlußelementen 81 aufgebaut, die in einem Spritzgießverfahren von einem zylindrischen Kunststoffkörper 79 umgossen sind. Jedes der kappenartigen Formschlußelemente 81 weist eine Deckwand 83 auf, die den Hohlraum der Schaltwelle 11 stirnseitig überdeckt. Die Deckwand 83 geht in der 5 randseitig in eine umlaufende Umfangswand 89 über, die außen auf die Wellenabschnitt-Stirnseite 18, exemplarisch im Presssitz, aufsetzbar ist. Wie aus der 5 weiter hervorgeht, weist das Schwingungsentkopplungsglied 12 in der Axialrichtung x zwischen den beiden Wellenabschnitt-Stirnseiten 18 einen Dreilagenaufbau 85 auf, der aus den beiden Deckwänden 83 der Formschlußelemente 81 sowie einer zwischengeordneten schwingungsdämpfenden Kunststoff-Materiallage 87 besteht.
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In der 3 ist der Außenumfang der Umfangswand 89 der Formschlusselemente 81 sechskantig ausgeführt, und zwar mit planen, gleich großen Außenflächen 91, die an achsparallel ausgerichteten Übergangskanten 93 ineinander übergehen. Wie aus der 5 ersichtlich ist, sind die beiden Formschlusselemente 81 vollständig vom Kunststoffmaterial 79 umspritzt. Dabei hintergreift das Kunststoffmaterial 79 eine von der Wellenabschnitt-Stirnseite 18 abgewandte Randkante 95 der Umfangswand 89 und ist das Kunststoffmaterial bis in Anlage mit dem Außenumfang des jeweiligen Wellenabschnitts 14, 16 geführt.
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In den 6 und 7 ist das Schwingungsentkopplungsglied 12 in einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. Demzufolge sind die Deckwand 83 und die Umfangswand 89 nicht mehr zu einem einteiligen kappenartigen Formschlußelement 81 zusammengefügt, sondern sind diese voneinander separate Bauteile. Die Deckwand 83 des jeweiligen Formschlußelements 81 ist um einen Axialversatz Δv (6) von der Wellenabschnitt-Stirnseite 18 zurückgesetzt, und zwar unter Material-Aufdickung der Kunststofflage 87. In der radial äußeren Umfangswand 89 des Formschlusselements 81 ist zusätzlich eine bevorzugt durchgängig umlaufende Ringnut 97 ausgebildet.
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In den 8 und 9 überragt die Deckwand 83 des jeweiligen Formschlusselements 81 die Wellenabschnitts-Stirnseite 18 radial mit einem flanschartigen Überstand 98, der zur Steigerung der Formschlußverbindung zusätzlich Durchbrüche für das Kunststoffmaterial 79 aufweist. Die Deckwand 83 ist außerdem mit einem durchmesserkleineren Zentrierzapfen 99 verlängert, der fest (zum Beispiel in Presspassung) in den Hohlraum des jeweiligen Wellenabschnitts 14, 16 eingesetzt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltdom
- 5
- Getriebewand
- 7
- Lagerstelle
- 9
- Schaltwellen-Ende
- 11
- Schaltwelle
- 12
- Kunststoffelement
- 14, 16
- Wellenabschnitte der Schaltwelle
- 13
- Schalthülse
- 15
- Schaltfinger
- 17
- Schaltkulisse
- 18
- Wellenabschnitt-Stirnseiten
- 19
- Kulissenstift
- 21
- Sensorkulisse
- 23
- Koppelstelle
- 27
- Mitnehmer
- 29
- Sperrflächen
- 31
- Sperrfenster
- 33
- Rastierungs-Kontur
- 35, 37
- erste und zweite Schalthülsenteile
- 39
- Ringscheibe
- 51
- separates Bauteil
- 53
- Basisabschnitt
- 55
- Lagerzylinder
- 57
- Schaltdomwand
- 59, 61
- Metall-Lagerbuchsen
- 62
- Bördelkante
- 63
- Bolzen
- 65
- Ringbund
- 67
- Rastierungs-Blechteil
- 73
- Außenverzahnung
- 75
- Axialanschlag
- 77
- Gewindezapfen
- 79
- Kunststoffmaterial
- 81
- Formschlusselement
- 83
- Deckwand
- 85
- Dreilagenaufbau
- 87
- Kunststofflage
- 89
- Umfangswand
- 91
- Außenfläche
- 93
- Übergangskanten
- 95
- Randkante
- 97
- Ringnut
- 98
- flanschartiger Überstand
- 99
- Zentrierzapfen
- a
- Axialabstand
- Δv
- Axialversatz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202014105047 U1 [0003]
- DE 102008052139 B4 [0003]
