DE10207191B4

DE10207191B4 - Schalteinrichtung eines Wechselgetriebes

Info

Publication number: DE10207191B4
Application number: DE2002107191
Authority: DE
Inventors: Arnold Trissler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: EP1476683A1; AU2003247319A1; WO2003071165A1; DE10207191A1; BR0303213A; PL372265A1

Abstract

Schalteinrichtung (1) eines Wechselgetriebes; die eine kinematischen Verbindung zwischen einem Schalthebel (2) und wenigstens einem Gangrad (3) bildet, wobei der Schalthebel (2) mittels Schaltbewegungen zumindest aus einer neutralen Stellung in eine das Gangrad (3) geschaltete Stellung schaltbar sowie mindestens in die neutrale Stellung zurück bewegbar ist, die Schalteinrichtung (1) zumindest bestehend aus:
– einer Arretiervorrichtung (4), die den Schalthebel (2) in der neutralen Stellung arretiert, wobei die Arretiervorrichtung (4) aus wenigstens einem mit einer Feder (9) belasteten Rastelement (10) sowie aus einer Rastausnehmung (11) besteht, wobei das Rastelement (10) in der neutralen Stellung in die Rastausnehmung (11) eingreift,
– einer Schaltkulisse (5), wobei die Schaltkulisse (5) den Schalthebel (2) bei den Schaltbewegungen führt sowie den Schaltweg des Schalthebels (2) in die geschaltete Stellung mit zumindest einem Anschlag (5) begrenzt,
– einem Schaltfinger (6, 16), wobei der Schaltfinger (6, 16) mittels der Schaltbewegung des Schalthebels (2) in die...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung eines Wechselgetriebes, die eine kinematische Verbindung zwischen einem Schalthebel und wenigstens einem Gangrad bildet, wobei der Schalthebel mittels Schaltbewegungen zumindest aus einer neutralen Stellung in eine das Gangrad schaltende Schaltstellung schaltbar sowie mindestens in die neutrale Stellung zurückbewegbar ist, die Schalteinrichtung zumindest bestehend aus:

– einer Arretiervorrichtung, die den Schalthebel in der neutralen Schaltstellung arretiert, wobei die Arretiervorrichtung aus wenigstens einem mit einer Feder belasteten Rastelement sowie aus einer Rastausnehmung besteht, und wobei das Rastelement in der neutralen Stellung des Schalthebels in die Rastausnehmung eingreift, einer Schaltkulisse, wobei die Schaltkulisse den Schalthebel bei den Schaltbewegungen führt sowie den Schaltweg des Schalthebels in die Schaltstellung mit zumindest einem Anschlag begrenzt,
– einem Schaltfinger, wobei der Schaltfinger mittels der Schaltbewegung des Schalthebels in die Schaltstellung um eine Schwenkachse schwenkbar und mittels des in die neutrale Stellung bewegbaren Schalthebels um die Schwenkachse zurück schwenkbar ist,
– einem Schaltelement, das mittels des Schaltfingers längs verschiebbar ist,
– einem Schaltmaul, das zu dem Schaltelement fest ist und in das der Schaltfinger eingreift, wobei der freie Querschnitt des Schaltmaules längs durch zwei, den Schaltfinger längs zumindest teilweise zwischen sich nehmende, Flanken begrenzt ist, wodurch jeweils eine der Flanken mittels des schwenkenden Schaltfingers wenigstens so lange beaufschlagt ist, bis der Schalthebel in einer der Stellungen steht, und wobei die Flanken den Schaltfinger in der neutralen Stellung des Schalthebels so zwischen sich nehmen, dass zwischen dem Schaltfinger und zwischen den Flanken an der engsten Stelle längs ein geringes Spiel verbleibt,
– einer Schiebemuffe, die mittels des Schaltelementes längs in Richtung des Gangrades verschiebbar ist, wobei die Schiebemuffe in der neutralen Stellung des Schalthebels zu dem Gangrad drehfrei und dabei um eine zu dem Spiel größere Distanz längs zu einem längs in Richtung des Gangrades liegenden Synchronisierelement beabstandet ist, und wobei die Schiebemuffe in der Schaltstellung des Schalthebels mit dem Gangrad drehfest gekuppelt und dabei die Schiebemuffe in der geschalteten Stellung zumindest zeitweise um einen Betrag über die vom Schalthebel vorgegebene Stellung hinaus längs in Richtung des Gangrades zwangsbewegt ist,

Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Schalteinrichtung ist in DE 31 25 632 C1 für ein Wechselgetriebe eines Kraftfahrzeuges mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang beschrieben. In einem Gehäuse des Wechselgetriebes ist eine Schaltwelle drehbar und axial verschiebbar gelagert. Die Schaltwelle ist mit einem Schalthebel verbunden. Auf der Schaltwelle ist ein radial von der Schaltwelle abstehender Schaltfinger an einer Hülse befestigt. Der Schaltfinger ist mittels der Schaltwelle zum Wechselgetriebe längs verschiebbar und um die Längsachse der Schaltwelle schwenkbar. Diese Bewegungen sind an der Schaltwelle durch den Schalthebel initiiert. In dem Wirkbereich des Schaltfingers sind drei Schaltelemente in Form von Schaltschienen angeordnet und durch Schaltstangen geführt. Die Schaltelemente sind durch eine Schwenkbewegung des Schaltfingers zu dem Wechselgetriebe längs verschiebbar angeordnet und nehmen dabei in Längsrichtung jeweils eine Schaltgabel mit. Die Schaltgabel greift in eine auf einer Getriebewelle längs verschiebbare Schiebemuffe ein. Mit der drehfest auf der Getriebewelle sitzenden Schiebemuffe ist durch wahlweises Verschieben längs in die eine oder andere Richtung jeweils ein Gangrad drehfest kuppelbar. Eine Schaltbewegung des Schalhebels aus der neutralen Stellung in eine der geschalteten Stellungen zum Einlegen eines der Gänge kuppelt die Schiebemuffe mit einem der Gangräder.
Die kinematische Verbindung der Schalteinrichtung ist eine kinematische Kette aus einzelnen oder alternativ aus einer Reihe von Elementen der Schalteinrichtung. Die Lage jedes Punktes an einem der Elemente in der Kette ist von der Lage jedes anderen Punktes an weiteren Elementen der Kette ableitbar. In der Schalteinrichtung gibt es für eine vorgegebene Lage des Schalthebels nur eine Lage für jedes der anderen durch den Schalthebel bewegten oder auf den Schalthebel wirkenden Elemente. Derartige Elemente in der Schalteinrichtung sind z. B. die Schaltwelle, Schalttrommeln, Schaltsperren für das Sperren eines oder mehrerer Gänge, Schiebemuffen, Hebel und andere Übertragungseinrichtungen sowie Arretiervorrichtungen.
Der Schalthebel steht in der Regel vor dem Beginn des Schaltvorganges in einer Neutralstellung N. In der Stellung N steht der Schalthebel gleichzeitig in einer neutralen Stellung, aus der innerhalb der Gasse durch Schaltbewegungen des Schalthebels wahlweise in die eine oder andere Richtung jeweils einer von zwei Gängen schaltbar ist. Aus der Stellung N sind mittels Wählbewegungen des Schalthebels weitere Gassen wählbar, in denen wiederum wahlweise einer von zwei Gängen schaltbar ist. Ist mit dem Schalthebel eine der Gassen gewählt, steht der Schalthebel zunächst wieder in einer neutralen Stellung. Aus der neutralen Stellung heraus ist dann einer der Gänge in der Gasse schaltbar.
Während der Wähl- und Schaltbewegungen ist der Schalthebel für die exakte Wahl und für das exakte Schalten der Gänge mittels einer Kulisse geführt. Dabei fährt der Schalthebel alternativ direkt in den Konturen der Kulisse oder die Kulisse wirkt, dem Schalthebel nachgeschaltet, in der Schalteinrichtung mit einem Führungsbolzen, beispielsweise an einer Schalthülse, zusammen. Das Ende der Führungsbahnen der Schaltkulisse ist in der Regel gleichzeitig ein Anschlag für die Begrenzung der Schaltbewegung des Schalthebels in die geschaltete Stellung.
In der Stellung N ist der Schalthebel bzw. ist die Schalteinrichtung sicher mit mindestens einer Arretiervorrichtung arretiert. In dem Beispiel nach DE 31 25 632 C1 ist in der Arretiervorrichtung ein zum Gehäuse des Wechselgetriebes unbeweglich längs- und quer geführter sowie mittels einer Feder belasteter Arretierbolzen in eine Rastausnehmung an der Hülse des Schaltfingers eingerastet. Beim Schwenken der Schaltwelle und damit des Schaltfingers steigt der Rastbolzen an den Flanken der Rastausnehmung gegen die Federkraft auf und gibt die Hülse frei.
Jedes der Schaltelemente weist ein Schaltmaul auf. Mit einer Wählbewegung am Schalthebel wird der Schaltfinger längs in eines der Schaltmäuler eingefahren. Der Schaltfinger greift dabei in den freien Querschnitt des Schaltmaules ein. Der freie Querschnitt des Schaltmaules ist längs und damit in Verschiebe richtung des Schaltelementes durch zwei den Schaltfinger zumindest teilweise zwischen sich nehmende Flanken begrenzt. Eine Schaltbewegung am Schalthebel bewirkt ein Schwenken des Schaltfingers, wobei der Schaltfinger jeweils die in Schwenkrichtung des Schaltfingers liegende Flanke in dem Schaltmaul beaufschlagt und das Schaltelement mit der Schaltgabel auf diese Weise längs verschiebt. Dieses Verschieben bewirkt über die Schaltgabel, in der Regel nach einer Synchronisation, das Kuppeln der Schaltmuffe mit dem zu schaltenden Gangrad.
Bei der Synchronisation wirkt die Schiebemuffe längs in Richtung des zu schaltenden Gangrades in der Regel auf einen Synchronring. In der neutralen Stellung des Schalthebels und damit in der Mittelstellung der Schiebemuffe stehen die Schiebemuffe und der Synchronring mit einer Distanz längs zueinander entfernt. Diese Distanz sichert ab, daß in der neutralen Stellung durch die Schiebemuffe keine Kraft auf den Synchronring ausgeübt wird. In dieser Position ist die Schiebemuffe mit möglichst geringem Spiel längs unbeweglich zu halten, damit die Distanz zwischen der Schiebemuffe und dem Synchronring erhalten bleibt. Der Schaltfinger greift deshalb in der neutralen Stellung des Schalthebels mit möglichst wenig Spiel zu dem Schaltmaul in das Schaltmaul ein. Dabei nehmen die Flanken den Schaltfinger in der neutralen Stellung des Schalthebels so zwischen sich, dass zwischen dem Schaltfinger und zwischen den Flanken an der engsten Stelle das geringe Spiel verbleibt.
Die Schalteinrichtung ist, wie anfangs beschrieben, mittels der Federkräfte in der Arretiervorrichtung in der Rastausnehmung arretiert. Die kinematische Verbindung des Schalthebels zu der Schiebemuffe über beispielsweise Seilzüge und/oder Gestänge, weiter über den mit seinem freien Ende nahezu spielfrei in das Schaltmaul eingreifenden Schaltfinger sowie weiter über die von dem Schaltelement ausgehende Schaltgabel ist damit mittels der Arretiervorrichtung gehalten. Die längs in Schaltrichtung der Schiebemuffe nur noch innerhalb des Spieles bewegliche Schaltgabel hält die Schiebemuffe in ihrer Position. Die Schiebemuffe ist in der neutralen Stellung dabei in beide Bewegungsrichtungen nur um das Spiel längs beweglich in Stellung zu dem Schaltfinger gehal ten. Das Spiel ist, bezogen auf die Distanz, die das Schaltelement mit der Schiebemuffe längs zum Einleiten der Synchronisation zurücklegen muss, vernachlässigbar klein. Dabei ist die Größe des Spieles durch Fertigungs- und Montagetoleranzen bestimmt. Es ist so gering wie möglich gehalten und entspricht bevorzugt einem Maß von 0,4 bis 0,6 mm. Zwischen der Schiebemuffe und dem Gangrad wirkende Elemente der Synchronisierung werden so in der neutralen Stellung des Schalthebels nicht ungewollt in Richtung des Gangrades durch die Schiebemuffe belastet.
Aus dieser Stellung ist die Schiebemuffe durch das Betätigen des Schalthebels über den schwenkenden Schaltfinger erst nach dem Überwinden der Federkräfte in der Arretiervorrichtung in Richtung eines der Gangräder verschiebbar.
Die Kupplungsverzahnung der Schiebemuffe und die in der Regel an einem Kupplungskörper des Gangrades ausgebildete Gegenverzahnung dazu, sind im modernen Wechselgetriebe in der Regel flankenseitig hinterschnitten angeschrägt. Die Schiebemuffe ist in der geschalteten Stellung über die Kupplungsverzahnung mit der Gegenverzahnung drehfest gekoppelt. Die ineinandergreifenden sowie in Längsrichtung hinterschnitten angeprägten Zahnflanken an den Zähnen der Verzahnungen liegen aneinander. Diese Anschrägungen bewirken im geschalteten Zustand eine gewisse axiale Sicherung der Kupplungsverzahnung an der Gegenverzahnung, so dass sich die Schiebemuffe im geschalteten Zustand nicht ohne weiteres längs von der Verzahnung des Kupplungskörpers trennen kann. Die Hinterschnitte erzeugen längs an der Kupplungsverzahnung der Schiebemuffe und der Gegenverzahnung Zugkräfte. Diese Zugkräfte bewirken, dass die Schiebemuffe nach dem Schaltvorgang um einen geringen Betrag längs in Richtung des geschalteten längs festen Gangrades gezogen wird. Durch diese Zugkräfte ist die Schiebemuffe bestrebt, sich über die durch den Schalthebel vorgegebene Stellung hinaus längs in Richtung des längs festen Gangrades zu bewegen. Dabei übt die Schiebemuffe über die in die Schiebemuffe eingreifenden Gleitschuhe auf die Schaltgabel und damit auf das Schaltelement eine Zwangskraft aus. Diese Kraft ist bestrebt, das Schaltelement über die von der geschalteten Stellung vorgegebene Stellung hinaus längs in Schaltrichtung zu bewegen.
Das Spiel zwischen den Flanken und dem Schaltfinger ist üblicherweise geringer, als der Betrag, den die Schiebemuffe bestrebt ist, sich über die durch den Schalthebel vorgegebene Stellung hinaus in Richtung des Gangrades zu bewegen. Das Schaltelement ist bestrebt der Zwangsbewegung der Schiebemuffe zu folgen und belastet nach Überwindung des geringen Spieles mit einer Flanke des Schaltmaules den Schaltfinger. Diese Zwangsbewegung an dem Schaltfinger führt zu Verspannungen in der kinematischen Verbindung zwischen dem Schalthebel und der Schiebemuffe, da der Schalthebel und der Schaltfinger in der geschalteten Stellung des Schalthebels durch die Federkräfte der Arretiervorrichtung an dem Anschlag in der Kulisse gehalten sind. Insbesondere die mittels der rotierenden Schiebemuffe belasteten Gleitschuhe an den Enden der Schaltgabel werden unerwünscht hoch belastet und verschleißen. Störende Schwingungen werden durch die starre Verbindung auf den Schalthebel und somit in das Fahrzeuginnere übertragen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Schalteinrichtung in einem Wechselgetriebe zwischen einem Schalthebel und wenigstens einem Gangrad zu schaffen, bei dem der Schalthebel in der neutralen Stellung sicher positioniert und in Schaltstellungen möglichst von Schwingungen befreit ist. Weiterhin ist die Schalteinrichtung in den Schaltstellungen des Schalthebels möglichst von Zwangskräften freizuhalten, so dass unerwünschter Verschleiß, insbesondere an den Gleitschuhen der Schaltgabel, vermieden wird.
Diese Aufgabe ist nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 durch eine Schalteinrichtung mit folgenden Merkmalen gelöst:

– der Rastausnehmung schließt sich zumindest an einer Seite der Rastausnehmung eine Rampe an. Bei einer Bewegung des Schalthebels in eine Schaltstellung bewegt sich das Rastelement aus der Rastausnehmung auf die Rampe. Das Rastelement ist dabei mittels der Feder gegen die Rampenkontur vorgespannt. Je nach Ausführung des Wechselgetriebes ist in der Arretiervorrichtung entweder das Rastelement oder die Rastausnehmung gehäusefest relativ zu dem Wechselgetriebe angeordnet. Das Gegenstück in der Arretiervorrichtung ist dann den Bewegungen des Schalthebels folgend dem gehäusefesten Element gegenüber beweglich. Das bewegliche Element ist wiederum zu dem gehäusefesten Element durch lineares Verschieben oder Schwenken bewegbar. So ist z. B. die Rastausnehmung an einer Hülse auf der Schaltwelle ausgebildet und somit zu dem Rastelement verschiebbar sowie schwenkbar. Das Rastelement sitzt dabei in die Schwenkrichtungen und längs zu der Schaltwelle bzw. der Hülse bewegungsfest geführt in einem Gehäuse. Die Feder(n) drückt/drücken das gegen die Rastausnehmung und das Gehäuse bewegliche Rastelement in die Rastausnehmung. Alternativ dazu ist die Rastausnehmung an einem gehäusefesten Abschnitt des Wechselgetriebes angeordnet und das Rastelement ist in Schwenkrichtung und längs fest beispielsweise zur Schaltwelle geführt. Das Rastelement stützt sich dabei gegen die Feder beweglich in der Rastausnehmung ab. Als Rastelement ist vorzugsweise eine Kugel oder eine mittels eines Führungsbolzens gehaltene Kugel eingesetzt. Der Führungsbolzen ist dann mittels der Feder(n) in Richtung der Feder(n) und in Richtung der Rastausnehmung beweglich geführt. Alternativ ist ein mittels der Feder(n) belasteter und in die Rastausnehmung eingreifender Bolzen vorgesehen.
– Das Rastelement ist bei der Schaltbewegung des Schalthebels aus der neutralen Stellung in die Schaltstellung durch die Feder(n) unterstützt abwärts sowie bei der Schaltbewegung des Schalthebels in die neutrale Stellung zurück gegen die Feder bis zum Einrasten in die Rastausnehmung aufwärts auf der Rampe bewegbar. Die Schaltbewegung des Schalthebels bewirkt, dass sich das Rastelement entweder durch ein Schwenken oder Verschieben des Rastelementes bzw. der Rastausnehmung relativ zu dem Wechselgetriebe aus der Rastaufnehmung auf die Rampe bewegt. Da in den Wechselgetrieben mehrere Gänge schaltbar sind, schließt sich der Rastausnehmung in der Regel beidseitig der Rastausnehmung eine der Rampen an. Zum Wählen einer der Gassen bewegt sich der Schalthebel in der Regel zunächst mittels der Kulisse geführt entlang einer vorgegebenen Bahn bis in eine Stellung, aus der dann wahlweise in die eine oder andere Richtung einer der Gänge schaltbar ist. Es ist deshalb mit einer Ausgestaltung der Erfindung eine nutförmig ausgebildete in ihrer Länge durch die Bahn bestimmte Rastausnehmung vorgesehen, in der das Rastelement beim Wählen der Gasse, der Bewegung des Schalthebels folgend, entlang fährt. Es schließt sich an diese Rastausnehmung beidseitig jeweils eine Rampe mit gleicher Rampenkontur an. Alternativ sind die Rampen von Seite zu Seite der Rampe in ihrer Kontur und in ihrem Verlauf unterschiedlich zueinander ausgeführt. Weiterhin ist alternativ eine Rampe an einer Seite längs so gestaltet, dass sich das Rastelement auf sich von Gang zu Gang im Verlauf unterscheidenden Abschnitten der Rampe abwärts bzw. aufwärts bewegt.
– Auf der Rampe ist das Rastelement in der Schaltstellung des Schalthebels durch die Feder belastet und gegen die Rampe gepresst und mittels des Anschlages in der Kulisse auf der Rampe gehalten. Durch die Kraft der Feder ist das Rastelement bestrebt, auf der Rampe über die Schaltstellung des Schalthebels hinaus abwärts zu gleiten oder zu rollen. Die Rampe bzw. das Rastelement sind jedoch kinematisch mit dem Schalthebel gekoppelt. Der Schalthebel ist in der Kulisse oder mittels einer kinematischen Verbindung über beispielsweise einen Füh rungsbolzen in der Kulisse geführt. Der Anschlag verhindert damit eine Bewegung des Rastelementes auf der Rampe über die Schaltstellung hinaus. Die Komponenten der Kraft der Feder bewirken Zwangskräfte auf der Rampe, die den Schalthebel federnd vorbelastet sicher an dem Anschlag in der Schaltstellung halten. Die Größe der Komponenten der Kraft ist durch den Verlauf und den Anstieg der Rampe sowie durch die Kennung der Feder(n) beeinflussbar. Die Kontur der Rampe, auf der das Rastelement abläuft, ist von der Rastausnehmung weg abfallend geradlinig bzw. bogenförmig konvex oder konkav ausgebildet.
– Der freie durch die Flanken begrenzte Querschnitt des Schaltmaules ist von innen nach außen auf die Schwenkachse zu, in einen ersten Abschnitt und einen sich dem ersten Abschnitt in Richtung der Schwenkachse anschließenden zweiten Abschnitt eingeteilt, wobei in der neutralen Stellung des Schalthebels in dem ersten Abschnitt längs zwischen dem wenigstens teilweise in den ersten Abschnitt eingetauchten Schaltfinger und den Flanken in dem ersten Abschnitt, an der längs engsten Stelle, das längs geringe Spiel verbleibt und wobei in der geschalteten Stellung des Schalthebels in dem zweiten Abschnitt längs zwischen dem zumindest teilweise in den zweiten Abschnitt geschwenkten sowie an einer der Flanken anliegenden Schaltfinger und der anderen der Flanken in dem zweiten Abschnitt, an der längs engsten Stelle zwischen Schaltfinger und Schaltmaul, ein Bewegungsspiel verbleibt, daß mindestens genauso groß ist, wie der Betrag mit dem die Schiebemuffe längs in Richtung des Gangrades zwangsbewegbar ist. Das Schaltelement ist in der neutralen Stellung an dem Schaltfinger in dem ersten Abschnitt unter Vernachlässigung des Spieles längs unbeweglich arretiert. Das Schaltmaul ist mit einem sich in Richtung der Schwenkachse an den ersten Abschnitt anschließenden zweiten Abschnitt versehen. Der zweite Abschnitt weist zumindest einen zum ersten Abschnitt längs breiteren freien Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Flanken auf. Der Schaltfinger greift in der Schaltstellung des Schalthebels in den zweiten Abschnitt mit einem Bewegungsspiel an der längs engsten Stelle zu den Flanken ein. Das Schaltelement ist dabei in der Schaltstellung des Schalthebels längs zu dem Schaltfinger um das Bewegungsspiel frei beweglich. Der Schaltfinger schwenkt bei einer Schaltbewegung des Schalthebels aus dem ersten Abschnitt soweit heraus, bis der Schaltfinger in den zweiten Abschnitt eintaucht. Der Schaltfinger beaufschlagt dabei die in Schaltrichtung der Schaltmuffe liegende Flanke des Schaltmaules. Der erste Abschnitt des Schaltmaules gibt den Schaltfinger frei. Der Schalthebel und der Schaltfinger sind in der geschalteten Stellung des Schalthebels durch die Federkräfte der Arretiervorrichtung an dem Anschlag in der Kulisse gehalten. Durch die anfangs erwähnten Zugkräfte an den Hinterschnitten der Zähne bewegt sich die Schiebemuffe längs maximal um den Betrag über die durch den Schalthebel vorgegebene Stellung hinaus in Richtung des Gangrades. Dabei übt die Schiebemuffe über die in die Schiebemuffe eingreifenden Gleitschuhe auf die Schaltgabel und damit auf das Schaltelement Zwangskräfte aus. Gemäß der Erfindung verbleibt in der geschalteten Stellung zwischen dem in den zweiten Abschnitt eingreifenden Teil des Schaltfingers zu der nicht durch den Schaltfinger beaufschlagten Flanke des Schaltmaules in dem zweiten Abschnitt an der engsten Stelle ein Bewegungsspiel. Das Bewegungsspiel ist mindestes so groß oder größer, wie der Betrag, um den sich die Schiebemuffe auf das Gangrad über die vom Schalthebel vorgegebene Stellung hinaus bewegt. Der Schaltfinger verbleibt in seiner Position. Das Schaltelement jedoch kann sich über die Position hinaus längs um das Bewegungsspiel weiter bewegen. Es folgt der Zwangsbewegung der Schiebemuffe in Richtung des Gangrades frei. In dem Schaltmaul bewegt sich die in Bewegungsrichtung weisende Flanke, das Bewegungsspiel zumindest teilweise überwindend, frei in Richtung des Schaltfingers. Der Schaltfinger ist damit nicht durch die Zwangsbewegung beaufschlagt. Die unerwünschten Verspannungen in der Schalteinrichtung sind beseitigt. Der Verschleiß an den Gleitschuhen verringert sich. Schwingungen werden vom Fahrzeuginneren fern gehalten.

Das Schaltmaul ist in der Regel zu der Schwenkachse des Schaltfingers hin geöffnet. Der Schaltfinger greift mit seinem schwenkbaren freien Ende in die Öffnung des Schaltmaules ein. Das Schaltmaul weist zwischen den Flanken einen freien Querschnitt auf, der sich von innen in Richtung der Schwenkachse zumindest in dem Schwenkbereich des Schaltfingers wenigstens von dem ersten Abschnitt ausgehend erweitert. Das Maß zwischen den einander gegenüberliegenden Flanken auf Höhe des Schaltfingers längs in Verschieberichtung des Schaltelementes entspricht anfangs der größten Breite des Schaltfingers auf dieser Höhe zuzüglich des Spieles und wird dann schließlich breiter. Die Flanken verlaufen in Richtung der Schwenkachse voneinander weg, so dass sich das Schaltmaul in Richtung seiner der Schwenkachse zugewandten Öffnung verbreitert. Die Schwenkachse des Schaltfingers verbleibt relativ zu dem sich längs bewegenden Schaltelement unbeweglich an einem Ort. Da das freie Ende des schwenkenden Schaltfingers einer kreisbogenförmigen Bahn folgt, steigt es an der beaufschlagten Flanke in Richtung der Öffnung des Schaltmaules auf. Die Konturen der Flanken in dem zweiten Abschnitt sind auf Höhe des geschwenkten und schließlich arretierten Schaltfingers an der engsten Stelle um ein Maß voneinander entfernt, das der längs größten Breite des Schaltfingers zuzüglich des erfindungsgemäßen Bewegungsspieles entspricht.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der freie Querschnitt des Schaltmaules längs zwischen den Flanken von innen nach außen zur Öffnung des Schaltmaules hin durch anfangs zumindest linienförmig ausgebildete und sich längs parallel gegenüberstehende Abschnitte der Flanken in dem ersten Abschnitt begrenzt ist. Der Schaltfinger ist in der neutralen Stellung des Schalthebels zwischen die sich längs parallel gegenüberstehenden Flanken eingetaucht. Im zweiten Abschnitt entfernen sich die Flanken voneinander und verbreitern somit das Schaltmaul. Der in der Schaltstellung des Schalthebels in den zweiten Abschnitt geschwenkte Schaltfinger ist zwischen die sich voneinander entfernenden Abschnitte eingetaucht.
Alternativ zu vorstehender Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der freie Querschnitt des Schaltmaules längs zwischen den Flanken in dem ersten Abschnitt von innen nach außen zur Öffnung des Schaltmaules hin durch zumindest linienförmig ausgebildete und sich voneinander entfernende sowie dabei das Schaltmaul von innen nach außen verbreiternde Flanken beschrieben ist. Der Schaltfinger ist in der neutralen Stellung und auch in der geschalteten Stellung des Schalthebels wenigstens zwischen die sich voneinander entfernenden Flanken eingetaucht. In dieser Ausführung weist das Schaltmaul also einen ersten Abschnitt auf, in dem die Flanken sich voneinander entfernend und das Schaltmaul verbreiternd verlaufen. Auch in dem zweiten Abschnitt entfernen sich die Flanken weiter voneinander. Ein klassisches Ausführungsbeispiel für eine derartige Gestaltung ist ein Schaltmaul mit V-förmigem Querschnitt.
Das Schaltelement ist je nach der Ausführung der Schalteinrichtung z. B. an einer Schaltschiene ausgebildet. Alternaiv ist das Schaltmaul an einem mit der Schaltschiene oder der Schaltgabel verbundenen Schaltarm ausgebildet. Weitere Anwendungen sehen ein direkt an dem Grundkörper der Schaltgabel ausgebildetes Schaltmaul vor. Häufig sind Schaltschienen und die Schaltarme aus Blech gestanzt und durch Biegen und Kalibrieren bearbeitet. An derartig hergestellten Elementen ist das Schaltmaul aus dem Blech ausgestanzt und mittels Feinstanzen und/oder Kalibrieren maßgenau gestaltet. Aus Vollmaterial werden die Konturen des Schaltmaules an dem Rohling durch spanabhebende Bearbeitung ausgearbeitet. Schaltarme weisen in der Regel gabelförmige Enden auf, bei denen die Zinken den freien Querschnitt des Schaltmaules begrenzen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 und 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung, wobei der Schalthebel der Schalteinrichtung in 1 in der neutralen und in
2 in der geschalteten Stellung steht,
3 und 4 ein Ausführungsbeispiel einer Schalteinrichtung mit einem in ein Schaltmaul eines Schaltelementes eingreifenden Schaltfinger, wobei 3 das Schaltelement in einer neutralen Stellung und 4 das Schaltelement in einer geschalteten Stellung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 und 2 zeigen eine Schalteinrichtung 1 eines nicht weiter dargestellten Wechselgetriebes. Die Schalteinrichtung 1 bildet eine kinematische Verbindung zwischen einem Schalthebel 2 und einem Gangrad 3. Der Schalthebel 2 ist mittels einer Schaltbewegung aus einer neutralen Stellung N in eine das Gangrad 3 schaltende Schaltstellung S schaltbar und in die neutrale Stellung N zurück bewegbar. Die Schalteinrichtung ist schematisch dargestellt und besteht zumindest aus einer Arretiervorrichtung 4, einer Schaltkulisse 5, einem um eine Schwenkachse 6a schwenkbaren Schaltfinger 6, einem Schaltelement 7, einer Schiebemuffe 8 und einem Synchronisierelement 8c in Form eines Synchronringes.
1 zeigt den Schalthebel 2 in einer neutralen Stellung N. In der neutralen Stellung N ist die Schiebemuffe 8 zu dem Gangrad 3 drehfrei angeordnet und steht zu dem Synchronisierelement in Distanz Z. Die Arretiervorrichtung 4 besteht aus einem durch eine Feder 9 belasteten Rastelement 10 in Form einer Kugel 10a sowie aus einer Rastausnehmung 11. In der neutralen Stellung N des Schalthebels 2 greift das Rastelement 10 mittels der Feder 9 belastet in die Rastausnehmung 11 ein. Der Schalthebel 2 ist mit der Rastausnehmung 11 mechanisch gekoppelt. Die Schaltbewegungen des Schalthebels 2 sind in der Schaltkulisse 5 mittels eines Führungsbolzens 2a geführt. Die Schaltkulisse 5 weist für die Wahl von Gassen eine Führungsbahn 5a und zum Schalten eines der Gänge Führungsbahnen 5b auf. Die Führungsbahnen 5b sind durch Anschläge 5c begrenzt.
Der Schalthebel 2 ist kinematisch mit dem Schaltfinger 6 so verbunden, dass der Schaltfinger 6 bei Schaltbewegungen des Schalthebels 2 um die Schwenkachse 6a geschwenkt wird. In der Darstellung nach 1 steht der Schaltfinger 6 der neutralen Stellung N entsprechend in einer ungeschwenkten Position. Der Schaltfinger 6 greift in ein Schaltmaul 12 an dem Schaltelement 7 ein. Der freie Querschnitt des Schaltmaules 12 ist längs durch zwei das freie Ende 6b des Schaltfingers 6 zwischen sich nehmende Flanken 12a und 12b begrenzt. Das Schaltmaul 12 ist von innen nach außen zur Öffnung des Schaltmaules 12 in einen ersten Abschnitt 12c und einen zweiten Abschnitt 12d unterteilt. Der Abschnitt 12d schließt sich dem Abschnitt 12c in Richtung der Schwenkachse 6a an. Die Flanken 12a und 12b stehen sich in dem ersten Abschnitt 12c in Längsrichtung betrachtet parallel gegenüber. In dem zweiten Abschnitt 12d verbreitert sich das Schaltmaul durch die voneinander weg verlaufenden Flanken 12a und 12b. Dieser Abstand entspricht der größten Breite d des in den ersten Abschnitt 12c eingetauchten Schaltfingers 6 zuzüglich eines Spieles C an der engsten Stelle.
Das Schaltelement 7 weist eine Schaltgabel 13 auf. An der Schaltgabel 13 sind Gleitschuhe 13a befestigt von denen in der Ansicht nach 1 und 2 jeweils nur einer dargestellt ist. Die Gleitschuhe 13a greifen in eine Ringnut 8a der Schiebemuffe 8 ein. In der neutralen Stellung N greift der Schaltfinger 6 ungeschwenkt, durch die Arretiervorrichtung 4 arretiert, in den ersten Abschnitt 12c des Schaltmaules 12 am Schaltelement 7 ein. In dieser Stellung ist das Schaltelement 7 in Schaltrichtung der Schiebemuffe 8 zu dem Gangrad arretiert.
Aus der neutralen Stellung N ist der Schalthebel 2 in die Schaltstellung S bewegbar. 2 zeigt die Schalteinrichtung 1 mit dem in der geschalteten Stel lung S stehenden Schalthebel 2. Auf die zeichnerische Darstellung des Synchronisierelementes 8c in 2 wurde verzichtet. Der Rastausnehmung 11 schließt sich beidseitig der Rastausnehmung 11 jeweils eine Rampe 11a an. Durch die Schaltbewegung des Schalthebels 2 hat sich das Rastelement 10 aus der Rastausnehmung 11 auf eine der Rampen 11a bewegt und steht in der geschalteten Stellung S in der Position S'. Der Führungsbolzen 2a ist der Schaltbewegung des Schalthebels in einer der Führungsbahnen 5b gefolgt und begrenzt den Schaltweg des Schalthebels 2 indem er gegen einen der Anschläge 5c in der Schaltkulisse 5 in der Stellung S'' anliegt. Der Schaltbewegung des Schalthebels 2 folgend schwenkt der Schaltfinger 6 um die Schwenkachse 6a bis in die Position S'''. Dabei schwenkt der Schaltfinger 6 aus dem ersten Abschnitt 12c zumindest teilweise heraus in den zweiten Abschnitt 12d und beaufschlagt die in Schwenkrichtung liegende Flanke 12b bis das Schaltelement 7 in der Stellung S''' steht. Das Schaltelement 7 nimmt dabei die Schaltgabel 13 mit den Gleitschuhen 13a und somit die Schiebemuffe 8 in Richtung des Gangrades 3 mit. Eine Kupplungsverzahnung 8b greift in eine entsprechende Gegenverzahnung 3a des Gangrades 3 ein. In der Stellung S''' ist die Schiebemuffe 8 drehfest mit dem Gangrad 3 gekuppelt. In der Stellung S''' der Schiebemuffe 8 steht der Schalthebel 2 in der geschalteten Stellung S. Der Gang ist geschaltet.
Das Rastelement 10 bewegt sich auf einer der Rampen 11a durch die Kraft der Feder 8 bis in die Stellung S' abwärts. Die Feder 9 stützt sich dabei relativ zum nicht dargestellten Wechselgetriebe fest ab und die Rampe 11a schwenkt durch die Schaltbewegung des Schalthebels 2. In der geschalteten Stellung S ist das Rastelement 10 durch die Feder 9 belastet. Mittels des Anschlages 5c ist das Schaltelement 10 in seiner Position S'' über die Kulisse 5 auf der Rampe 11a gehalten. Die Kraft der Feder 9 arretiert den Führungsbolzen 2a mittels des gegen die Rampe 11a wirkenden Rastelementes 10 an dem Anschlag 5c. Mit dem Führungsbolzen 2a sind auch der Schalthebel 2 in der geschalteten Stellung S und der Schaltfinger 6 in der Stellung S''' arretiert. Das Schaltmaul 12 weist in dem zweiten Abschnitt 12d, ausgehend von dem Kontakt 14 der Flanke 12b mit dem Schaltfinger 6 einen freien Abstand auf, der dem Bewe gungsspiel X zuzüglich der größten Breite d' des Schaltfingers auf dieser Höhe entspricht. Aus der Position S''' ist die Schiebemuffe 8 über die Schaltstellung S''' hinaus um das Maß Y in Richtung des Gangrades 3 bewegbar angeordnet. Das Bewegungsspiel X ist mindestens genauso groß oder größer wie das Maß Y. Damit ist das Schaltelement 7 zu dem Schaltfinger 6 bei Zwangsbewegungen der Schiebemuffe 8 in Richtung des Gangrades 3 freibeweglich angeordnet.
Die 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Schaltelementes 15 mit einem Schaltmaul 17. In das Schaltmaul 17 greift ein nur teilweise dargestellter Schaltfinger 16 ein. Der freie Querschnitt des Schaltmaules 17 ist längs in Verschieberichtung des Schaltelementes 15 durch die einander gegenüberliegenden linienförmig ausgebildeten Flanken 17a und 17b begrenzt. In 3 ist die neutrale Schaltstellung N des Schaltelementes 15 dargestellt. In dieser Stellung greift der Schaltfinger 16 nahezu spielfrei in den ersten Abschnitt 17c des Schaltmaules 17 ein. Das Spiel C entspricht lediglich einem Maß von wenigen zehntel Millimetern. Der freie Abstand zwischen den Flanken 17a und 17b entspricht im Wesentlichen der Breite d des Schaltfingers auf der Höhe des Kontaktes 18 mit dem Schaltmaul 17. In der geschalteten Stellung des Schaltelementes 15 nach 4 ist das Schaltelement 15 durch Schwenken des Schaltfingers 16 längs verschoben. Dabei schwenkt der Schaltfinger 16 zumindest teilweise aus dem ersten Abschnitt 17c heraus in den zweiten Abschnitt 17d. Der erste Abschnitt 17c und der zweite Abschnitt 17d sind optisch in ihrem Verlauf nicht voneinander zu trennen, da die Abschnitte 17c, 17d durch die sich ununterbrochen ansteigenden und das Schaltmaul von innen nach außen verbreiternden Flanken 17a und 17b beschrieben sind. Der erste Abschnitt 17c beschreibt in etwa die Kontur der Flanke von dem Grund 17e des Schaltmaules 17 bis auf die Höhe der Linie d und der zweite Abschnitt erstreckt sich in etwa von der Linie d bis auf Höhe des Randes 19 an dem Schaltmaul 17. In der geschalteten Stellung des Schaltelementes 15 verbleibt zwischen dem Schaltfinger 16 und der Flanke 17a ein Bewegungsspiel X, um das sich das Schaltelement 15 zu dem Schaltfinger 16 frei bewegen kann. Der freie Abstand des Schaltmaules 17 zwischen den Flanken 17a, 17b auf Höhe des Ma ßes d' und des Kontaktes 20 entspricht der Breite d' zuzüglich des Bewegungsspieles X.

1: Schalteinrichtung
2: Schalthebel
2a: Führungsbolzen
3: Gangrad
3a: Gegenverzahnung
4: Arretiervorrichtung
5: Schaltkulisse
5a: Führungsbahn
5b: Führungsbahn
5c: Anschlag
6: Schaltfinger
6a: Schwenkachse
6b: Ende
7: Schaltelement
8: Schiebemuffe
8a: Ringnut
8b: Kupplungsverzahnung
8c: Synchronisierelement
9: Feder
10: Rastelement
10a: Kugel
11: Rastausnehmung
11a: Rampe
12: Schaltmaul
12a: Flanke
12b: Flanke
12c: erster Abschnitt
12d: zweiter Abschnitt
13: Schaltgabel
13a: Gleitschuh
14: Kontakt
15: Schaltelement
16: Schaltfinger
17: Schaltmaul
17a: Flanke
17b: Flanke
17c: erster Abschnitt
17d: zweiter Abschnitt
17e: Grund
18: Kontakt
19: Rand
20: Kontakt

Claims

Schalteinrichtung (1) eines Wechselgetriebes; die eine kinematischen Verbindung zwischen einem Schalthebel (2) und wenigstens einem Gangrad (3) bildet, wobei der Schalthebel (2) mittels Schaltbewegungen zumindest aus einer neutralen Stellung in eine das Gangrad (3) geschaltete Stellung schaltbar sowie mindestens in die neutrale Stellung zurück bewegbar ist, die Schalteinrichtung (1) zumindest bestehend aus: – einer Arretiervorrichtung (4), die den Schalthebel (2) in der neutralen Stellung arretiert, wobei die Arretiervorrichtung (4) aus wenigstens einem mit einer Feder (9) belasteten Rastelement (10) sowie aus einer Rastausnehmung (11) besteht, wobei das Rastelement (10) in der neutralen Stellung in die Rastausnehmung (11) eingreift, – einer Schaltkulisse (5), wobei die Schaltkulisse (5) den Schalthebel (2) bei den Schaltbewegungen führt sowie den Schaltweg des Schalthebels (2) in die geschaltete Stellung mit zumindest einem Anschlag (5) begrenzt, – einem Schaltfinger (6, 16), wobei der Schaltfinger (6, 16) mittels der Schaltbewegung des Schalthebels (2) in die geschaltete Stellung um eine Schwenkachse (6a) schwenkbar und mittels des in die neutrale Stellung bewegbaren Schalthebels (2) um die Schwenkachse (6a) zurück schwenkbar ist, – einem Schaltelement (7), das mittels des Schaltfingers (6) längs verschiebbar ist, – einem Schaltmaul (12, 17), das zu dem Schaltelement (7) fest ist und in das der Schaltfinger (6, 16) eingreift, wobei der freie Querschnitt des Schaltmaules (12, 17) längs durch zwei, den Schaltfinger (6, 16) längs zumindest teilweise zwischen sich nehmende, Flanken (12a, 12b, 17a, 17b) begrenzt ist, wodurch jeweils eine der Flanken (12b, 17b) mittels des schwenkenden Schaltfingers (6, 16) wenigstens solange beaufschlagt ist, bis der Schalthebel (2) in einer der Stellungen steht, und wobei die Flanken (12a, 12b, 17a, 17b) den Schaltfinger (6) in der neutralen Stellung so zwischen sich nehmen, daß zwischen dem Schaltfinger (6, 16) und zwischen den Flanken (12a, 12b, 17a, 17b) an der engsten Stelle längs ein geringes Spiel verbleibt, – einer Schiebemuffe (8), die mittels des Schaltelementes (7) längs in Richtung des Gangrades (3) verschiebbar ist, wobei die Schiebemuffe (8) in der neutralen Stellung zu dem Gangrad drehfrei und dabei um eine zu dem Spiel größere Distanz längs zu einem längs in Richtung des Gangrades liegenden Synchronisierelement (8c) beabstandet ist, und wobei die Schiebemuffe (8) in der geschalteten Stellung mit dem Gangrad (3) drehfest gekuppelt ist und dabei die Schiebemuffe (8) in der geschalteten Stellung zumindest zeitweise um einen Betrag über die vom Schalthebel (2) vorgegebene Stellung hinaus längs in Richtung des Gangrades (3) hinaus zwangsbewegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass – sich der Rastausnehmung (11) zumindest an einer Seite der Rastausnehmung (11) eine Rampe (11a) anschließt, wobei das Rastelement (10) auf der Rampe (11a) mittels der Feder (9) gegen die Rampe (11a) vorgespannt bei der Schaltbewegung des Schalthebels (2) aus der neutralen Stellung in die geschaltete Stellung durch die Feder (8) unterstützt abwärts sowie bei der Schaltbewegung des Schalthebels (2) in die neutrale Stellung zurück gegen die Feder (9) bis zum Einrasten in die Rastausnehmung (11) aufwärts bewegbar ist, – das Rastelement (10) in der geschalteten Stellung durch die Feder (9) belastet mittels des Anschlages (5c) in der Schaltkulisse (4) auf der Rampe (11a) gehalten ist, – zwischen dem in die geschaltete Stellung geschwenkten sowie dabei an einer der Flanken (12b, 17b) anliegenden Schaltfinger (6, 16) längs zwischen dem Schaltfinger (6, 16) und der anderen der Flanken (12a, 17a), an der längs engsten Stelle, ein Bewegungsspiel verbleibt, um das die andere der Flanken (12a, 17a) gegen den in der Schaltstellung stehenden Schaltfinger (6, 16) frei beweglich ist und das mindestens genauso groß ist, wie der Betrag mit dem die Schiebemuffe (8) längs in Richtung des Gangrades (3) zwangsbewegbar ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schaltkulisse (4) ein zumindest mit dem Schalthebel (2) gekoppelter Führungsbolzen (2a) geführt ist
Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Rastausnehmung (11) mit der Rampe (11a) mittels der Schaltbewegung gegen ein in Schwenkrichtung der Rampe (11a) fest im Wechselgetriebe geführtes Rastelement (10) schwenkbar ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (10) eine Kugel (10a) ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken (12a, 12b), sich jeweils von innen nach außen zur Öffnung des Schaltmaules (12) hin erstreckend, zumindest linienförmig ausgebildet sind, wobei das Spiel in der neutralen Stellung zwischen sich längs parallel ge genüberstehenden Flanken (12a, 12b) sowie dem Schaltfinger (6) ausgebildet ist und dass das Bewegungsspiel in der Schaltstellung zwischen sich voneinander entfernenden Flanken (12a, 12b) und dem Schaltfinger (6) ausgebildet ist
Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken (17a, 17b), sich jeweils von innen nach außen zur Öffnung des Schaltmaules (17) hin erstreckend, zumindest linienförmig ausgebildet sind und sich von innen nach außen zur Öffnung des Schaltmaules (17) hin voneinander entfernen, wobei das Spiel in der neutralen Stellung und das Bewegungsspiel in der geschalteten Stellung zwischen den sich voneinander entfernenden Flanken (17a, 17b) und dem Schaltfinger (16) ausgebildet ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel einem Maß von 0,4 bis 0,6 mm entspricht.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsspiel einem Maß von 1,2 bis 1,7 mm entspricht.