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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltgabel für ein schaltbares Getriebe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein schaltbares Getriebe sowie eine Differentialsperre.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, in einem schaltbaren Getriebe eine Schaltmuffe mittels einer Schaltgabel über ein Gangrad einer Gangstufe zu führen. Die Schaltmuffe ist dabei mit einer Innenverzahnung versehen, die in eine auf dem Gangrad angebrachte Außenverzahnung eingreifen kann. Weiterhin ist die Schaltmuffe drehfest mit der Getriebewelle verbunden. Die Schaltgabel, die üblicherweise zwischen einem Schaltgestänge und der Schaltmuffe angeordnet ist, hat die Aufgabe, die axiale Bewegung des Schaltgestänges auf die Schaltmuffe zu übertragen. Dazu ist die Schaltgabel entweder axial verschiebbar auf einem Trägerelement, beispielsweise einer Schaltschiene, Schaltwelle bzw. Schaltstange, gelagert oder mit diesem fest verbunden, wobei in letzterem Fall das Trägerelement axial verschiebbar ist.
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In diesem Zusammenhang offenbart die
DE 10 2009 025 512 A1 eine Schaltgabel mit zwei Gabelarmen und einem Gleitschuh, der sich an der Schaltgabel von einem Gabelarm zum anderen erstreckt. Aus der Schaltgabel steht dabei ein Vorsprung heraus, der in den Gleitschuh eingreift. Die Schaltgabel wird durch ein hufeisenförmiges U-Profil gebildet, welches eine Schaltmuffe umgreift und eine Mitnehmerrippe der Schaltmuffe führen kann.
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Der Anmelderin sind weiterhin Schaltgabeln bekannt, die an den Enden der Gabelarme mit Bohrungen ausgeführt sind, wobei in den Bohrungen sog. Gleitsteine angeordnet sind, welche anstelle von Gleitschuhen zur Kraftübertragung auf die Schaltmuffe herangezogen werden.
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Die
DE 103 60 262 A1 beschreibt eine Schaltgabel in Blechausführung für ein Wechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem gabelförmigen Grundkörper, der ein Schaltmaul bildet. Der Grundkörper ist als halbringförmiger, zum Schaltmaul offener und U-förmiger Profilkörper ausgebildet, wodurch eine Führungsnut ausgeformt wird.
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Die Schaltgabel umgreift eine Schiebemuffe in Umfangsrichtung zumindest teilweise, wobei die Schiebemuffe mit einem rippenartigen, ringförmig umlaufenden Mitnehmerelement versehen ist, welches in die Führungsnut eingreift.
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Aus der
DE 10 2007 009 120 A1 ist eine Schaltgabel mit Gleitschuhen bekannt. Die Schaltgabel umfasst einen als U-Profil ausgebildeten Grundkörper aus Blech, der gabelförmig mit zwei Gabelenden gestaltet ist, wobei wenigstens eines der Gabelenden ein T-Profil aufweist. An den Gabelenden sind jeweils die Gleitschuhe mittels Steckelementen angeordnet. Die Gleitschuhe dienen als Mitnehmerelemente und greifen in eine Ringnut der Schaltmuffe ein.
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Die bekannten Schaltgabeln sind jedoch nachteilbehaftet, weil sie durch ihre im Wesentlichen halbringförmige Ausbildung eine vergleichsweise große Kontaktfläche und damit Reibfläche zur Schaltmuffe aufweisen. Da die Schaltmuffe bei eingelegter Gangstufe eine Rotationsbewegung im Schaltmaul der Schaltgabel ausführt, entsteht Reibung, welche wiederum zu Verschleiß und zu einer verringerten Effizienz eines derartige Schaltgabeln umfassenden Getriebes führt. Sofern der Kontakt zur Schaltmuffe ausschließlich über hierfür vorgesehene Gleitschuhe hergestellt wird, lassen sich zwar die erzeugte Reibung und damit der Verschleiß verringern, jedoch sind derartige Schaltgabeln durch ihre mehrstückige Ausbildung herstellungsseitig vergleichsweise kostenintensiv. Da Schalgabeln auch zur Übertragung vergleichsweise hoher Kräfte geeignet sein müssen, sind sie zudem üblicherweise vergleichsweise schwer und massiv ausgebildet.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schaltgabel vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schaltgabel für ein schaltbares Getriebe gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltgabel für ein schaltbares Getriebe, umfassend zwei entlang eines Querschnitts der Schaltgabel ein U-Profil aufweisende Gabelarme und zwei Mitnehmerelemente, wobei offene Seiten des U-Profils von einem Schaltmaul abgewandt sind und wobei die Mitnehmerelemente an Enden der Gabelarme dem Schaltmaul zugewandt angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Schaltgabel zeichnet sich dadurch aus, dass die Schaltgabel als Gussteil, als Schmiedeteil, als Zerspanungsteil oder als Verbundwerkstoffteil ausgebildet ist.
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Insbesondere bei einer Ausbildung als Gussteil lässt sich die erfindungsgemäße Schaltgabel sehr effizient und kostengünstig herstellen. Dennoch kann auch eine Ausbildung als Schmiedeteil, Zerspanungsteil oder als Verbundwerkstoffteil vorteilhaft sein, insbesondere hinsichtlich der Werkstückeigenschaften.
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Bei einer Ausbildung als Gussteil ergibt sich aufgrund der besonderen Geometrie der erfindungsgemäßen Schaltgabel zudem der weitere Vorteil, dass zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schaltgabel, d.h. für den Gießprozess der erfindungsgemäßen Schaltgabel, nur ein einzelner Kern benötigt wird. Dies vereinfacht die Gießbarkeit bei einer gleichzeitigen Verbesserung der Formgenauigkeit und Maßhaltigkeit.
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Eine Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltgabel als Verbundwerkstoffteil führt zu dem Vorteil, dass die erfindungsgemäße Schaltgabel ganz besonders leichtgewichtig ausgebildet ist. Die Bauteilsteifigkeit und Robustheit einer als Verbundwerkstoffteil ausgebildeten erfindungsgemäßen Schaltgabel hat sich zudem als für viele Anwendungsfälle ausreichend erwiesen.
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Ferner ergibt sich eine verbesserte Gießbarkeit, da für beide Gabelarme 2 und 3 nur ein gemeinsamer Kern benötigt wird. Wie weiterhin zu sehen ist, laufen die Enden 9 und 10 der Gabelarme 2 und 3 spitz zu. Auch dies reduziert den Materialaufwand und damit das Gewicht der Schaltgabel 1.
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Ein weiterer sich ergebender Vorteil ist es, dass ein Kontakt der Schaltgabel mit der Schaltmuffe auf die zwei Mitnehmerelemente beschränkt bleibt. Die durch die Rotation der Schaltmuffe im Schaltmaul der Schaltgabel entstehende Reibung ist damit vergleichsweise gering.
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Der Begriff „Schaltmaul“ beschreibt üblicherweise – wie auch im erfindungsgemäßen Sinne – diejenige Öffnung, die von den zwei Gabelarmen aufgespannt wird und in Umfangsrichtung zumindest teilweise umfasst wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass als Verbundwerkstoff ein Keramikverbundwerkstoff oder ein faserverstärkter Kunststoff herangezogen wird.
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Verbundwerkstoffe bestehen dabei im Allgemeinen aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen, nämlich aus dem sog. Matrixstoff einerseits und dem sog. Verstärkungsstoff andererseits. Diese beiden Werkstoffe gehören üblicherweise zu verschiedenen Werkstoffgruppen und erfüllen im Verbund unterschiedliche Aufgaben. Der Matrixstoff soll den Zusammenhalt des Verbundwerkstoffes gewährleisten und Kräfte übertragen. Er soll eine mindestens ausreichende Zähigkeit besitzen und dem Verbund ggf. eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit bzw. Korrosionsbeständigkeit verleihen. Der Verstärkungsstoff soll, entsprechend seiner Bezeichnung, Festigkeit und Steifigkeit des Verbundwerkstoffes gewährleisten. Von Bedeutung ist dabei nicht nur die Art des Verstärkungsstoffs sondern auch seine Struktur. Beispielsweise kann der Verstärkungsstoff eine Teilchenstruktur, eine Faserstruktur oder eine Schichtstruktur aufweisen.
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Keramikverbundwerkstoffe zeichnen sich gegenüber gewöhnlichen keramischen Werkstoffen durch ihre vergleichsweise geringere Sprödigkeit aus. Dieser Vorteil ergibt sich durch eine Einbettung eines Verstärkungsstoffs mit einer Faserstruktur in einen keramischen Matrixstoff. Dabei nimmt der Verstärkungsstoff insbesondere Zugbelastungen auf und verhindert die Ausbreitung von Rissen. Typische Verstärkungsstoffe sind z.B. sog. „Whisker“ (nadelförmige Einkristalle), „Platelets“ (plättchenförmige Einkristalle) und insbesondere Kurz- und Langfasern. Die so gewonnenen Keramikverbundwerkstoffe weisen eine vergleichsweise hohe Festigkeit und Steifigkeit bis hin zu hohen Temperaturen sowie eine vergleichsweise hohe Verschleiß- und Thermoschockbeständigkeit und insbesondere ein pseudoplastisches Bruchverhalten, d.h. ein besseres Risszähigkeitsverhalten, bei geringem Raumgewicht auf.
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Faserverstärkte Kunststoffe eignen sich in der Regel vergleichsweise sehr gut für die Herstellung leichter und gleichzeitig steifer Bauteile. Der Einsatzbereich faserverstärkte Kunststoffe ist jedoch auf den Temperaturbereich beschränkt, der durch die Temperaturbeständigkeit des Matrixwerkstoffs vorgegeben wird. Als Matrixwerkstoff werden oftmals sog. Duroplaste verwendet. Als Fasern werden hier vorwiegend Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern und Borfäden eingesetzt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Gabelarme mit den Mitnehmerelementen insgesamt einstückig ausgebildet sind. Durch die einstückige Ausbildung der Schaltgabel, d. h. durch die einstückige Ausbildung der zwei Gabelarme mit den zwei Mitnehmerelementen, ergibt sich der Vorteil, dass die Schaltgabel sehr einfach herstellbar ist, da die Mitnehmerelemente nicht an den Enden der Gabelarme montiert werden müssen. Insbesondere in Verbindung mit einer Ausbildung der Schaltgabel als Gussteil führt dies zu einer besonders einfachen und effizienten Herstellbarkeit. Schließlich ergibt sich der weitere Vorteil, dass die erfindungsgemäße Schaltgabel vergleichsweise leichtgewichtig ist, weil keine gesonderten Verbindungselemente zur Anordnung der Mitnehmerelemente an den Gabelarmen vorgesehen sein müssen.
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Alternativ bevorzugt kann die Schaltgabel jedoch auch mehrteilig ausgeführt sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Gabelarme entlang eines Längsschnitts der Schaltgabel geschwungen V-förmig ausgebildet sind. Es hat sich nämlich überraschenderweise herausgestellt, dass eine derartige Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Schaltgabel zu einer erhöhten Steifigkeit der Schaltgabel führt. Dadurch wird es möglich, die gewünschte und benötigte Bauteilsteifigkeit auch mit vergleichsweise geringerem Materialeinsatz zu erreichen. Eine solcherart ausgebildete Schaltgabel ist somit ganz besonders leichtgewichtig. In Folge reduzieren sich auch die notwendigen Schaltkräfte zum Betätigen der Schaltgabel in einem Getriebe. Dies wiederum ermöglicht einen vereinfachten Gesamtaufbau eines derartigen Getriebes und führt zu einer Herstellungskostenersparnis. Weiterhin ermöglicht die genannte Gewichtseinsparung das Erreichen kürzerer Schaltzeiten. Schließlich kann die erhöhte Bauteilsteifigkeit und damit die geringere Verformbarkeit der Schaltgabel auch zu einer längeren Lebensdauer der Schaltgabel führen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass Steghöhen des U-Profils von einem gemeinsamen Ursprung der Gabelarme zu den Enden der Gabelarme hin abwechselnd absinkend und ansteigend ausgebildet sind. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass dies eine weitere Materialeinsparung und damit Gewichtseinsparung bei gleichzeitiger Gewährleistung der bereits beschriebenen verbesserten Bauteilsteifigkeit ermöglicht. Andersherum ist ebenso eine nochmals weitere Verbesserung der Bauteilsteifigkeit bei gleichzeitiger Beibehaltung des Materialaufwands bzw. Bauteilgewichts möglich. Auch alle beliebigen Zwischenstufen sind hier denkbar und möglich. Versuche haben ergeben, dass sich bei einer derartig bevorzugten Ausbildung der Schaltgabel eine Erhöhung der Bauteilsteifigkeit von etwa 20 % bis 30 % bei einer gleichzeitigen Reduzierung des Bauteilgewichts von etwa 20 % bis 30 % erzielen lässt.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Steghöhe des U-Profils vom Ursprung ausgehend zunächst ansteigt, dann absinkt, etwa im Bereich der Mitte der Gabelarme wieder ansteigt und schließlich zum Ende der Gabelarme hin wieder absinkt. Dies hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Alternativ ist es jedoch ebenso möglich und bevorzugt, eine größere Anzahl von Wiederholungen des Ansteigens und Absinkens der Steghöhen vorzusehen.
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Unter dem Begriff „Ursprung der Gabelarme“ wird im Sinne der Erfindung diejenige Stelle des U-Profils verstanden, welche den Verbindungspunkt der zwei Gabelarme darstellt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Mitnehmerelemente als sockelartige Vorsprünge ausgebildet sind. Derartige sockelartige Vorsprünge haben sich als geeignet erwiesen, um einerseits die Schaltmuffe sicher zu führen und andererseits nur geringe Reibung durch die nur geringen Kontaktflächen zu erzeugen. Außerdem ergibt sich durch die sockelartige Ausbildung der Vorsprünge der Vorteil, dass die Schaltgabel insgesamt vergleichsweise einfach als einstückiges Bauteil hergestellt werden kann.
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Bevorzugt sind die Mitnehmerelemente derart ausgebildet, dass sie eine Ringnut führen können. Die Ringnut ist dabei bevorzugt einer Schaltmuffe zugeordnet. Indem die Mitnehmerelemente die Ringnut führen bzw. in die Ringnut eingreifen, kann die Schaltgabel die Schaltmuffe führen.
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Die Mitnehmerelemente sind bevorzugt im Wesentlichen als quaderförmige Vorsprünge ausgebildet. Dies begünstigt eine leichte Herstellbarkeit der erfindungsgemäßen Schaltgabel.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen dass die Mitnehmerelemente in Bohrungen an den Enden der Gabelarme angeordnet sind. In diesem Fall sind die Mitnehmerelemente und die Gabelarme insgesamt also nicht einstückig ausgebildet.
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Die Mitnehmerelemente können dabei als sog. Gleitschuhe oder als sog. Gleitsteine ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass dem Schaltmaul zugewandte Oberflächen der Mitnehmerelemente entlang des Längsschnitts derart identisch konkav ausgebildet sind, dass Krümmungsradien der Oberflächen einen gemeinsamen Mittelpunkt im Schaltmaul aufweisen. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Mitnehmerelemente weitestgehend passgenau an die Schaltmuffe anliegen, insbesondere an die Ringnut der Schaltmuffe anliegen, und die Schaltmuffe somit sicher führen können. Eine konkave Ausbildung der dem Schaltmaul zugewandten Oberflächen der Mitnehmerelemente entlang eines Querschnitts der Schaltgabel ist hingegen nicht vorgesehen, da dies die Führbarkeit der Schaltmuffe durch die Schaltgabel beeinträchtigen würde.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schaltgabel weiterhin eine Führungshülse umfasst, mittels der die Schaltgabel auf einer Welle lagerbar ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Schaltgabel auf einfache Weise auf einer Welle lagerbar ist und zuverlässig und robust im Getriebe angeordnet werden kann.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Schaltgabel auf der Welle beweglich gelagert ist. Somit kann die Schaltgabel mittels eines hierfür vorgesehenen Aktuators, beispielsweise eines elektrohydraulischen Aktuators, auf der Welle bewegt werden, um die Schaltmuffe zu führen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schaltgabel und die Führungshülse einstückig ausgebildet sind. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass eine Anzahl von Herstellungsschritten zur Herstellung der Schaltgabel gering gehalten werden kann. Dies reduziert sowohl den Zeitaufwand als auch den Kostenaufwand zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schaltgabel. Zudem müssen keine Verbindungselemente vorgesehen sein, welche eine Verbindung der Schaltgabel und der Führungshülse ermöglichen. Dies führt zu Materialeinsparungen und in Folge zu Gewichtseinsparungen und weiteren Kosteneinsparungen.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein schaltbares Getriebe, welches mindestens eine erfindungsgemäße Schaltgabel umfasst. Damit ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Schaltgabel bereits beschriebenen Vorteile auch für das erfindungsgemäße Getriebe.
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Bevorzugt handelt es sich bei dem schaltbaren Getriebe um ein Verteilergetriebe. Das Verteilergetriebe kann z.B. einer antreibbaren Hinterachse eines mehrachsig antreibbaren Fahrzeugs zugeordnet sein. Sofern das mehrachsig antreibbaren Fahrzeug mehr als nur eine antreibbare Hinterachse umfasst, kann insbesondere auch mehreren oder allen der antreibbaren Hinterachsen jeweils ein Verteilergetriebe zugeordnet sein.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Differentialsperre, welche mindestens eine erfindungsgemäße Schaltgabel umfasst. Damit ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Schaltgabel bereits beschriebenen Vorteile auch für die erfindungsgemäße Differentialsperre.
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Die Differentialsperre ist bevorzugt als Differentialsperre für ein Verteilergetriebe vorgesehen. Somit kann also mittels der Differentialsperre eine flexible Verteilerfunktion des Verteilergetriebes blockiert werden, so dass die Getriebeausgänge des Verteilergetriebes mit identischen Drehzahlen beaufschlagt werden. Durch die besondere Bauteilsteifigkeit und das geringe Gewicht der erfindungsgemäßen Schaltgabel ist die Differentialsperre vergleichsweise robust und leichtgewichtig ausgebildet.
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Besonders bevorzugt ist die Differentialsperre für das Verteilergetriebe als sog. Längssperre ausgebildet.
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Alternativ bevorzugt ist die Differentialsperre ist als Differentialsperre für eine antreibbare Achse vorgesehen. Dies ermöglicht ein Blockieren einer Verteilerfunktion der antreibbaren Achse, so dass die der Achse zugeordneten Räder mit identischen Drehzahlen beaufschlagt werden. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltgabel in der Differentialsperre für die antreibbare Achse ist die Differentialsperre auch in diesem Fall entsprechend robust und leichtgewichtig ausgebildet.
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Besonders bevorzugt ist die Differentialsperre für die antreibbare Achse als sog. Quersperre ausgebildet. Ebenso ist aber auch in diesem Fall eine Ausbildung als Längssperre denkbar.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine mögliche Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Schaltgabel in einer Draufsicht,
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2 eine mögliche Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Schaltgabel in einer Schrägsicht,
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3 eine mögliche Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Schaltgabel in einer weiteren Schrägsicht,
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4 eine mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen schaltbaren Getriebes und
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5 eine mögliche Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Differentialsperre in einem Verteilergetriebe und Achsgetriebe.
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Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.
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1 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltgabel 1 in einer Draufsicht. Die beispielhaft gezeigte Schaltgabel 1 umfasst einen Gabelarm 2, einen Gabelarm 3, ein Mitnehmerelement 4, ein Mitnehmerelement 5 und eine Führungshülse 6. Die Schaltgabel 1 ist beispielsgemäß als Gussteil ausgeführt, welches mit nur einem einzelnen Kern gegossen wurde. Dies führt zu einer besonders hohen Bauteilsteifigkeit, da im Gegensatz zu einer herkömmlich gegossenen Schaltgabel keine zwei Kerne zu deren Herstellung herangezogen werden müssen. Durch die Verwendung nur eines einzelnen Kerns für das Gießverfahren ergibt sich nämlich eine verbesserte Formgenauigkeit und Maßhaltigkeit, welche die Bauteilsteifigkeit vorteilhaft beeinflussen. Die Gabelarme 2 und 3 der Schaltgabel 1 weisen ein U-Profil auf, welches jedoch in der gewählten Draufsicht der 1 nicht dargestellt ist. Die Draufsicht der 1 entspricht einem Längsschnitt durch die Schaltgabel 1. Wie zu sehen ist, weisen die Gabelarme entlang des Längsschnitts eine geschwungen V-förmige Ausbildung auf. In Verbindung mit der einstückigen Ausbildung der Schaltgabel 1 trägt dies zu einer deutlichen Erhöhung der Steifigkeit der Schaltgabel 1 bei, was wiederum Materialeinsparungen ermöglicht und somit zu einer gleichzeitigen Reduzierung des Gewichts der Schaltgabel 1 führt. Wie weiterhin zu sehen ist, sind die Mitnehmerelemente 4 und 5 an den Enden der Gabelarme 2 und 3 angeordnet, wobei sie dem Schaltmaul 7 zugewandt sind. Die Mitnehmerelemente 4 und 5 sind dabei als sockelartige Vorsprünge 4 und 5 ausgebildet. Mittels der Mitnehmerelemente 4 und 5 kann die Schaltgabel 1 in eine Ringnut einer in 1 nicht dargestellten Schaltmuffe 17 eingreifen. Die Führungshülse 6 ist beispielsgemäß dazu ausgebildet, die Schaltgabel 1 auf einer in 1 nicht dargestellten Welle 21 axial verschiebbar zu lagern. Außerdem zeigt die 1, dass Steghöhen 11 und 12 des U-Profils der Gabelarme 2 und 3 ausgehend von einem gemeinsamen Ursprung 8 hin zu den Enden 9 und 10 der Gabelarme 2 und 3 abwechselnd absinkend und ansteigend ausgebildet sind. Wie in der 1 zu sehen ist, sinkt die Steghöhe 11 bzw. 12 der Gabelarme 2 und 3 ausgehend vom Ursprung 8 zunächst ab, um dann bis zum Bereich einer Mitte der Gabelarme 2 und 3 anzusteigen und schließlich zu den Enden 9 und 10 der Gabelarme 2 und 3 hin wieder abzusinken. Dies trägt zu einer nochmals erhöhten Steifigkeit der Schaltgabel 1 und damit zu weiteren Materialeinsparungen bzw. Gewichtsreduzierungen bei.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Schaltgabel 1 der 1 als Schmiedeteil ausgebildet.
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Gemäß einem nochmals weiteren Ausführungsbeispiel ist die Schaltgabel 1 der 1 als Zerspanungsteil ausgebildet.
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Gemäß einem nochmals weiteren Ausführungsbeispiel ist die Schaltgabel 1 der 1 als Verbundwerkstoffteil ausgebildet.
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2 zeigt die Schaltgabel 1 der 1 in einer Schrägsicht. Gut zu erkennen in der Schrägsicht ist das U-Profil der Gabelarme 2 und 3. Das U-Profil wird durch die Steghöhen 11 und 12 sowie durch Böden 13 und 14 der Gabelarme 2 und 3 gebildet.
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3 zeigt die Schaltgabel 1 in einer von der 2 unterschiedlichen Schrägsicht. Wie in der 3 zu sehen ist, befindet sich zwischen dem Ursprung 8 der Gabelarme 2 und 3 und der Führungshülse 6 ein Durchgang 15. Durch die besondere Steifigkeit der Schaltgabel 1 ist es nämlich möglich, den Durchgang 15 von Material frei zu halten und somit das Gewicht der Schaltgabel 1 gering zu halten. Der Durchgang 15 führt dabei zu einem weitestgehend optimalen Verhältnis von Bauteilsteifigkeit und Bauteilgewicht der Schaltgabel 1. Der Durchgang 15 entsteht dabei durch die Verbindung der Gabelarme 2 und 3. Diese Verbindung erhöht nämlich die Steifigkeit bei einer gleichzeitigen Minimierung von Spannungsspitzen in den Übergängen der Gabelarme 2 und 3 in die Führungshülse 6. Ferner ergibt sich eine verbesserte Gießbarkeit, da für beide Gabelarme 2 und 3 nur ein gemeinsamer Kern benötigt wird. Wie weiterhin zu sehen ist, laufen die Enden 9 und 10 der Gabelarme 2 und 3 spitz zu. Auch dies reduziert den Materialaufwand und damit das Gewicht der Schaltgabel 1. Ein geringes Gewicht der Schaltgabel 1 wiederum führt zu verkürzten Schaltzeiten bei einer Verwendung der Schaltgabel 1 in einem schaltbaren Getriebe 16 sowie zu einem reduzierten Kraftaufwand zum Schalten der Schaltgabel 1.
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4 zeigt ein schaltbares Getriebe 16, welches unter anderem eine erfindungsgemäße Schaltgabel 1 umfasst. Die Schaltgabel 1 ist dabei axial beweglich auf einer Welle 21 gelagert. Weiterhin vom schaltbaren Getriebe 16 umfasst ist eine Antriebswelle 20, auf welcher ein Gangrad 19, ein Synchronring 18 und eine Schaltmuffe 17 angeordnet sind. Die Schaltgabel 1 greift über ihre Mitnehmerelemente 4 und 5 in eine nicht dargestellte Ringnut der Schaltmuffe 17 ein und führt die Schaltmuffe 17. Zum Einlegen einer Gangstufe wird die Schaltgabel 1 mittels eines nicht dargestellten elektrohydraulischen Aktuators auf der Welle 21 in der Darstellung der 4 nach rechts verschoben. Da die Schaltgabel 1 die Schaltmuffe 17 führt, wird auch die Schaltmuffe 17 auf der Welle 20 nach rechts verschoben. Dabei nimmt die Schaltmuffe 17 den Synchronring 18 mit und legt diesen an das Gangrad 19 an. Über Reibung entsteht nun eine Drehzahlsynchronisation des Gangrades 19, des Synchronrings 18 und der Schaltmuffe 17. Sobald die Drehzahlsynchronisation hergestellt ist, wird die Schaltmuffe 17 von der Schaltgabel 1 über den Synchronring 18 auf das Gangrad 19 gestülpt. Somit ist die gewählte Gangsstufe eingelegt.
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5 zeigt eine mögliche Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Differentialsperre 22 in einem als Verteilergetriebe 23 ausgebildeten Achsgetriebe. Das Verteilergetriebe 23 umfasst beispielsgemäß eine Antriebswelle 24, zwei Abtriebswellen 25, 25‘, ein Tellerrad 26, zwei Kegelräder 27, 27‘, zwei Ausgleichskegelräder 28, 28‘, einen Differentialkorb 29 sowie die Differentialsperre 22. Die Differentialsperre 22 ist beispielsgemäß als erfindungsgemäße Differentialsperre 22 ausgebildet. Die Differentialsperre 22 umfasst ihrerseits eine erfindungsgemäße Schaltgabel 1, welche beispielsgemäß mittels eines elektropneumatischen Aktuators 30 betätigbar ist, sowie zwei Klauen 31, 31’, von denen die Klaue 31‘ mittels der Schaltgabel 1 schaltbar ist. Beim Schalten der Klaue 31‘ wird diese von der Schaltgabel 1 in Formschlussverbindung mit der Klaue 31 gebracht, so dass eine Relativbewegung der Abtriebswellen 25‘ zum Differentialkorb 29 unterbunden wird. In diesem Fall tritt demzufolge eine Sperrwirkung ein, welche eine Verteilerfunktion des Verteilergetriebes 23 blockiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltgabel
- 2
- Gabelarm
- 3
- Gabelarm
- 4
- Mitnehmerelement
- 5
- Mitnehmerelement
- 6
- Führungshülse
- 7
- Schaltmaul
- 8
- Ursprung der Gabelarme
- 9
- Ende des Gabelarms
- 10
- Ende des Gabelarms
- 11
- Wand des U-Profils
- 12
- Wand des U-Profils
- 13
- Boden des U-Profils
- 14
- Durchgang
- 16
- Schaltbares Getriebe
- 17
- Schaltmuffe
- 18
- Synchronring
- 19
- Gangrad
- 20
- Antriebswelle
- 21
- Welle
- 22
- Differentialsperre
- 23
- Verteilergetriebe
- 24
- Antriebswelle
- 25, 25‘
- Abtriebswelle
- 26
- Tellerrad
- 27, 27‘
- Kegelrad
- 28, 28‘
- Ausgleichskegelrad
- 29
- Differentialkorb
- 30
- elektropneumatischer Aktuator
- 31, 31‘
- Klaue
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009025512 A1 [0003]
- DE 10360262 A1 [0005]
- DE 102007009120 A1 [0007]
