DE1650633A1

DE1650633A1 - Gangschalteinrichtung fuer ein mechanisches Getriebe

Info

Publication number: DE1650633A1
Application number: DE19671650633
Authority: DE
Inventors: Hans Stuermer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1967-08-11
Filing date: 1967-08-11
Publication date: 1970-01-08
Also published as: US3487713A; SE346366B; FR1576197A; GB1238912A; ES357124A1

Description

P 16 30 633.5 :

Robert Bosch. GmbH · R. 8930 Wd/Wa

Gangschalt einrichtung für ein mechanisches Getriebe

Die Erfindung "betrifft eine Gangs ehalt einrichtung für ein Standrädergetriebe, insbesondere automatisch schaltbares Gangwechselgetriebe mit regelmäßiger Schaltfolge, mit einer Schaltwelle, auf der hintereinanderliegende, gleiche Nocken fest angeordnet sind, von denen jeder in einen Durchbruch einer Kulisse greift, an der eine mit einer das Getriebe betätigenden Schaltstange verbundene Geradführung angeordnet ist, derart, daß eine Drehbewegung der Schaltwelle eine geradlinige Bewegung der Schaltstange erzeugt.

Eine derartige Einrichtung ist aus der französischen Patentschrift 1 4-74 977 bekannt. Hierbei greifen die Nocken in offene Ausnehmungen von Schaltkulissen, von denen jede mit einer Schaltstange verbunden ist.

Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß für jeden Getriebegang eine eigene Schaltstange mit Nocken und Kulisse nötig ist; für ein Viergang-Getriebe sind demnach vier Schaltstangen, vier Nocken und vier Schaltkulissen notwendig.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gangschälteinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die mit möglichst wenigen Teilen auskommt, und einfach im Aufbau ist.

Dies wird gemäß der Erfindung erreicht durch die Kombination folgender, teilweise an sich bekannter Merkmale

a) auf der Schaltwelle sind nur zwei um 90° zueinander versetzte Nocken angeordnet;

b) an jedem Durchbruch sind zwei einander diametral gegenüberliegende Ausnehmungen ausgebildet, deren äußere o_

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Begrenzung wenigstens der doppelten Nockenhöhe plus dem-Grundkreisdurchmesser des Nockens ent spricht, und in die der Nocken nach jeder halben Umdrehung der Schaltwelle greift;

c) der zwischen den Ausnehmungen liegende Teil der Durchbrüche ist in Form eines Kreisbogens ausgebildet, dessen Hadius der Nockenhöhe plus dem Grundkreisradius des Nockens ent spricht, und der kleinste Abstand zwischen den beiden Kreisbögen ist mindestens gleich der Nockenhöhe plus dem Grundkreisdurchmesser des Nockens;

d) die Schaltwelle wird bei jedem Gangwechsel jeweils um 90° verdreht.

Auf diese V/eise erhält man eine sehr einfache, exakt arbeitende Gangschalteinrichtung, die sich besonders vorteilhaft für das Schalten automatischer Gangwechselgetriebe eignet.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in:

den Pig. 1 a bis Ie eine schematische Darstellung der Gangschalteinrichtung und ihre Stellung in den einzelnen Gängen.

I¹Ig. 2 eine konstruktive Ausbildung der Gangs ehalt einrichtung nach den Fig. 1a bis 1e.

Fig. 3 eine Abwandlung der Gangschalteinrichtung nach den Mg.1 und 2

Fig. 4 eine Abwandlung der Gang schalt einrichtung nach Fig.1

Fig. 5 einen Antrieb für die Schaltwelle der Gangschalteinrichtungen nach Fig. 1 bis 4-,

Fig. 6 einen Schnitt durch ein vereinfacht dargestelltes, automatisches Viergang KFZ-Getriebe.

Die Gangschalteinrichtung nach Fig. 1a ist perspektivisch, dargestellt. Bei den Fig. 1b bis 1e liegen die Schaltkulissen der Einfachheit halber übereinander.

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In Fig. 1 a ist mit 1 eine Schaltwelle bezeichnet, die einen Durchmesser d hat und auf der hintereinanderliegend und um 90 ° zueinander versetzt zwei Nocken 2 und 3 fest angeordnet sind. Die Nockenhöhe ist mit h bezeichnet und definiert als die kürzeste Strecke vom Außendurchmesser der Welle bis zur Nockenspitze. Jede Nockenspitze endet in einem Kreisbogen, dessen Radius mit H bezeichnet ist, und der sich aus der Nockenhöhe h und dem Radius der Schaltwelle zusammensetzt, so daß R gleich h plus d ist. Im Querschnitt gesehen hat der Nocken etwa die Form eines Zahnes.

Der Nocken '?. greift in einen Durchbruch 4 einer Kulisse 4' , der Nocken 3 in einen Durchbruch 5 einer Kulisse 5¹. Die Durchbrüche 4 »und 5 haben etwa die Form einer .illipse. An jeder langen Halbachse der ellipsenförmigen Durchbrüche ist eine Ausnehmung angeordnet, die an der Kulisse 4' mit 6 und 7, an der Kulisse 5* mit θ und 9 bezeichnet ist. Die größte Weite W zwischen den beiden einander diametral gegenüberliegenden Ausnenmungen entspricht mindestens der doppelten Nockenhöhe plus dem Durchmesser d der Schal tivelle.

Der Radius der beiden zwischen den Ausnehmungen liegenden Kurven entspricht der Nockenhöhe plus dem Radius der Schaltfolie; er ist damit ebenfalls gleich R. Die kleinste Weite B zwischen* den neiden Kurvenästen, die um 9o ° zu den Mitten der Ausnehmungen versetzt ist, ist gleich der Nockenhöhe plus dem Durchmesser d der Schaltwelle.

An jeder Kulisse 4^f ,5' sind zwei Führungen fest angeordnet. Sie verlaufen beide in Richtung der kleinen Ellipsenhalbachse, aber entgegengesetzt zu einander. Die Führungen an der Kulisse 4¹ sind mit 10 und 11, diejenigen an der Kulisse 5¹ mit 12 und 13 bezeichnet.

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Die Führung 10 ist in einem Lager 14» die führung 11 in einem Lager 15» die Führung 12 in einem Lager 16 und die Führung 13 in einem Lager 17 geführt. Durch diese Lagerung können die Kulissen 4¹ und 5' in Richtung ihrer kleinen üllipaenhalbachseh verschoben werden. An die Führung 10 schließt sich eine Schalthebel 18, an die Führung 12 eine Schaltgabel 19 an. Diese Schaltgabeln führen zu Verschiebemuffen eines Gangwechselgetriebes. Schaltgabeln, Führungen und Kulissen können auch einteilig ausgebildet sein.

Beim Verdrehen der Schaltwelle 1 werden die Kulissen 4' und 5' durch die in den Durchbrüchen rotierenden Nocken seitlich verschoben. Die Stellung der Kulissen nach Fig. 1 a entspricht dem ersten Gang, in dem die Schalt/;abel 19 die Schaltmuffe des Getriebes so eingestellt hat, daß das entsprechende Zahnradpaar eingerückt oder synchronisiert ist. Die Schaltgabel 18 befindet sich in O-Ütellung, d.h. die von ihr betätigte Schaltraiffe hat das entsprechende Zahnradpaar oder die entsprechende Synchronisiereinrichtung ausgerückt. Die Fig. 1 b zeigt den Übergang vom ersten zum zweiten Gang. Die Schaltwelle dreht sich dabei im Uhrzeigersinn. Hat sie sich um 90 ° gedreht, so ist der zweite Gang eingeschaltet, wie es in Fig. 1c dargestellt ist. Beginnt sich die Schaltwelle 1 aus ihrer in Fig. 1 a dargestellten Lage zu drehen, so bleibt die Kulisse 5¹ zunächst noch in ihrer vorigen ■-'teilung, da der Nocken 3 am Kurvenast mit dem Radius R entlang läuft. Der Nocken 2 der Kulisse 4, der zuvor in der Ausnehmung 7 stand, gelangt nun in den Bereich des Kurvenasts und verschiebt die Kulisse 4¹ zunehmend weiter nach links. Somit bleibt zunächst noch der erste Gang eingeschaltet (Fig. 1b), während der zweite Gang vorbereitet wird. Hat die Schaltwelle ihre Drehung um 90 ° beendet, so hat der Nocken 2 die Kulisse 4' in ihre linke Endstellung verschoben, und die Schaltgabel 18 hat die Schaltmuffe so betätigt,.daß der zweite Gang eingeschaltet ist. Etwa zur gleichen Zeit ist der Nocken 3 in die Ausnehmung 8 der Kulisse 5¹ eingetaucht und verschiebt diese nun in ihre Mittelstellung, die ebenfalls bei vollzogener Drehung der Schaltwelle von

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90 ° erreicht ist. Dabei hat die Schaltstange 19 ihre Schaltmuffe so verschoben, daß der erste. Gang ausgerückt ist. Die Kulisse 5 steht nunmehr in Nullstellung. Pig. 1 d zeigt den Übergang vom zweiten zum dritten Gang, der ebenfalls wieder nach einer Drehung der Schaltwelle von 90 ° eingeschaltet ist, wie es die Fig. 1 e zeigt. Zunächst bleibt der zweite Gang noch eingeschaltet, da der Nocken 2 am ellipeenförmigen Kurvenast weiter entlangwandert, während der Nocken 3 der Kulisse 5¹ aus der Ausnehmung 8 heraustritt, in den Bereich des ellipsenförmigen Kurvenaetes gelangt und dabei die Kulisse 5' zunehmend nach rechts verschiebt. Ist die Drehung der Schaltwelle um 90 ° beendet, so steht die Kulisse 4' in Nullstellung, in welcher der zweite Gang ausgeschaltet ist. Die Kulisse 5' hat dagegen ihre rechte ßndstellung erreicht, in der die Schaltgabel 19 den dritten Gang eingeschaltet hat.

Die Fig. 2 zeigt eine konstruktive Ausbildung eines Teiles der Gangschalteinrichtung. Die Kulisse ist mit 20 bezeichnet und hat einen Durchbruch 20', der in seiner Form genau den zuvor beschriebenen Durchbrüchen der Kulissen 4' und 5¹ entspricht. Der Abetand zwischen den Ausnehmungen 21,21' ist wiederum mit W bezeichnet, deren Breite mit b und die kleinste Weite zwischen den Kurvenästen wiederum mit B. Die Schaltwelle trägt die Bezeichnung 22 und hat im Bereich des Durchbruchs 20^! eine Nut 23, die so tief in die Schaltwelle eingeschnitten ist, daß in'der gezeigten Stellung der Radius R des Nockens 24 gerade am Übergang Von der Ausnehmung 21 in den ellipsenförmigen Mirvenast steht, wobei die linke Flanke des Nockens gerade noch etwas Spiel gegenüber der linken Flanke des Durchbruchs hat. Der mit D bezeichnete Durchmesser der Schaltwelle ist um ein geringes kleiner als die kleinste Weite B des Durchbruchs der Kulisse, so daß die SehaltweLle ohne Schwierigkeiten montiert werden kann. Die Höhe des Nockens ist mit h bezeichnet. Sie erhebt sich über einen gedachten Grundkreis mit dem Durchmesser d, der konzentrisch zur Achse der Schaltwelle verläuft. Der Radius an der Nockenspitze

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ist wiederum mit R bezeichnet; sein Drehpunkt liegt in der Mittelachse der Schaltwelle· Die größte Weite B zwischen den beiden ellipsenförmigen Kurvenästen' ist somit wiederum gleich dem Radius Tl plus dem Radius r des Nockengrundkreises oder gleich dem Durchmesser d des Nockengrundkreises plus der Nockenhöhe h. Der gesamte Hub der Kulisse ergibt sich damit zu zweimal h< plus d. Die Breite des Nockens an seinem Außenumfang ist etwas geringer als die Breite b der beiden Ausnehmungen 21,22. Die Kulisse nach diesem Ausführungsbeispiel bewegt sich ebenso wie zuvor geschildert in Richtung der kleinen iällipsenachse.

Im Ausführungsbeispiel nach der Pig. 3 ist die mit 24 bezeichnete Kulisse an einem Zapfen 2b schwenkbar gelagert. Die Ausbildungen des Durchbruchs 20 und des Nockens entsprechen genau denen der vorigen Ausführungsbeispiele. Gegenüber dem Lagerpunkt hat die Kulisse 24 eine Nase 26, die in eine Nut 27 einer Schaltstange eingreift. Diese Schaltetange führt wiederum zu einer Schaltmuffe des Gangwechselgetriebes.

Selbstverständlich sind auch bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 und 3 zwei um 90 ° zueinander versetzte, hintereinander liegenden Nocken und zwei Kulissen vorgesehen.

Die Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der die Kulissenführungen in übereinanderliegenden Ebenen angeordnet sind. Die eine Führung ist mit f1, f2, die andere mit f3 und f4 bezeichnet. Sie sind in Seitenteilen eines Gehäuses geführt.

Die Fig. 5 zeigt eine Anordnung zum Verdrehen der Schaltwelle. Diese Anordnung besteht aus einem Malteserkreuzgetriebe mit acht Fixiernuten 29» in welche ein Triebling 29' passend eingreift. Auf der Schaltwelle sind die beiden um 90 ° zueinander versetzten, hintereinanderliegenden Nocken zu erkennen. Da die Weite B zwischen den Durchbrüchen wenigstens gleich der Nockenhöhe plus dem Grundkreisdurchmesser des Nockens ist, ist jede Kulisse mindestens dann formschlüssig durch ihren zugehörigen Nocken fixiert, wenn dieser waagrecht, d.h. in Richtung

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der Geradführungaachsen liegt.

In Fig. 6 ist ein automatisches Viergang-Weehselgetriebe mit vier Radpaaren und regelmäßiger Schalt folge dargestellt, wie es durch die zuvor geschilderte Gangschalteinrichtung au schalten ist. Auf dieses Getriebe sei nur ganz kurz eingegangen, da es nicht Gegenstand vorliegender Erfindung ist. Es besteht im wesentlichen aus einer ersten Eingangswelle-30, auf deren getriebeseitigem Ende ein Zahnrad 31 lose angeordnet ist, auf ihrem motorseitigen Ende eine Kupplung 32. Die Eingangswelle 30 liegt in einer zweiten, hohlen Eingangswelle 33, auf der zwei Zahnräder 34, 35 sowie eine Kupplung 36 fest angeordnet sind. Die Kupplungen 32 und 36 liegen konzontrisch zueinander und axial hintereinander und sind beim jeweiligen Gangwechsel alternativ, sich zeitlich überschneidend, schaltbar. Parallel zu den Getriebeeingang3wellen verläuft eine Vorgelegewelle 37» auf der zwei Zahnräder 3B,39 fest und zwei Zahnräder 40 und 41 lose angeordnet sind. Konzentrisch zur ersten Eingangswelle 30 ist eine Abtriebawelle 42 angeordnet, auf dem ein Zahnrad 43 fest angeordnet ist.

An den Zahnrädern 31,43*40 und 41 sind Synchronisiereinrichtungen vorgesehen, die in bekannter V/eise mit Schaltmuffen zusammenwirken. Die Schaltmuffe zwischen den Zahnrädern 31 und 43 ist mit 44, diejenigen zwischen den Zahnrädern 40 und 41 mit 45 bezeichnet.

Zwischen den Zahnrädern 34,35 der Hohlwelle 33 ist noch ein Zahnrad 46 angeordnet, das über ein verschiebbares Zwischenrad 47 mit einem Zahnrad 48, due auf der Schaltmuffe 45 angeordnet ist, in Eingriff gebracht werden kann. Es kämmen folgende Zahnradpaare miteinander: 35, 40; 34,41; 31,38; 43,39.

Der erste Gang wird gebildet, indem die Schaltmuffe 45 nach links verschoben wird und die Zahnräder 35,40 synchronisiert. Dabei wird die Kupplung 36 betätigt. Zum Schalten in den zweiten Gang wird die Kupplung 36 aus- und die Kupplung 32 eingerückt. In der Zwischenzeit wird jedoch der zweite Gang vorbereitet, in dem die Schaltmuffe 44 das Zahl 'adpaar 31,38 synchronisiert, während die Schaltmuffe 45 ausgerückt wird. Zum Schalteji^üi den dritten Gang werden mittels der

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Schill trau VVg 45 das Zahnradpaar 34,41 synchronisiert, die Kupp- , Lungen 3,?, 56 alternativ geschaltet und die Schaltmuffe 44 vom Zahnradpaar 31,3U gelöst. Beim vierten Gang wird mit der Schaltmuffe 44 das Zahnradpaar 39,43 synchronisiert, das Zahnradpaar 34,4 1 durch Verschieben der Schaltkupplung 45 vorn Kraftfluß abgetrennt.

Das Verschieben der Schaltmuffen 44,4b wird mit Hilfe der Gangschal tei·.richtung nach der l⁽¹ig. 1 bis 5 bewerkstelligt. Die eine SchaLtstango 1H ist mit dor Schaltmuffe 44, die andere Schaltstange 1^cj mit der Schaltmuffe 45 verbunden.

Daraus ist zu erkennen, du.,i der Gangwechsel stets in drei Schritten vor sichgelit, nämlich dem öynchronisieren des neuen Ganges, dem Umkuppeln der Kupplungen 32,36 und dem Ausrucken des vorigen Ganges. Zum !ichalten der Vorwärtsgänge dreht sich die Schaltwelle im Uhrzeigersinn beim Herauf i5chal ten des Getriebes. Der Rückwärtsgang wird aus dem ersten Gang durch eine Drehung der Schaltwelle; entgegen dem Uhrzeigersinn erzeugt und ist in der Nockenstellung identisch mit dem vierten Gang. Dabei muß lediglich das Zwischenrad 47 in Eingriff mit dem Zahnradpaar 45,46 gebracht werden.

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BAD ORlGiNAl.

Claims

P 16 30633.3 . ■ ' ' ■ R- :893"0 Wd/Wa Robert Bosch GmbH j 165G633 Ansprüche

1. Gangschalteinrichtung für ein Standrädergetriebe, insbesondere automatisch schaltbares Gangwechselgetriebe mit regelmäßiger Schaltfolge, mit einer Schaltwelle, auf der hintereinanderliegende, gleiche Nocken fest angeordnet sind, von denen jeder in einen Durchbruch einer Kulisse greift, an der eine mit einer das Getriebe betätigenden Schaltstange verbundene Geradführung angeordnet ist, derart, daß eine Drehbewegung der Schaltwelle eine geradlinige Bewegung der Schaltstange erzeugt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, teilweise an sich bekannter Merkmale

a) auf der Schaltwelle (1,22) sind nur zwei um 90° zueinander versetzte Nocken (2,3»2^/l-) angeordnet;

b) an jedem Durchbruch sind zwei einander diametral gegenüberliegende Ausnehmungen (6,7; 8,9; 21,21') ausgebildet, deren äußere Begrenzung wenigstens der doppelten Nockenhöhe (h) plus dem Grundkreisdurchmesser des Nockens entspricht und in die der Nocken nach jeder halben Umdrehung der Schaltwelle greift;

c) der zwischen den Ausnehmungen liegende Teil der Durchbrüche ist in Form eines Kreisbogens ausgebildet, dessen Radius (R) der Nockenhöhe plus dem Grundkreisrädius des Nockens entspricht und der kleinste Abstand (B) zwischen den beiden Kreisbögen ist mindestens gleich der Nockenhöhe plus dem Grundkreisdurchmesser des Nockens;

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d) die Schaltwelle wird bei jedem Gangwechsel jeweils tun 90 verdreht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter V/eise an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Kulisse je eine in einem Lager (14,15; 16,1?) gleitende Geradführung (10,11,12,13,27) einer Schaltstange angeordnet ist, und daß die Geradführungen achsgleich zueinander in entgegengesetzter Richtung, aber derselben Ebene verlaufen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kulisse an einem gehäusefesten Lager schwenkbar angeordnet ist, und daß der dem Schwenkpunkt gegenüberliegende Punkt der Kulisse in eine Ausnehmung einer Geradführung für die Schaltstange greift.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schaltwelle (1,22) ein Malteserrad angeordnet ist, das von einem Triebling antreibbar ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1,2,4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geradführungen der Kulissen in zwei verschiedenen Ebenen liegen.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekenn- - zeichnet, daß die gedachten Achsen der beiden Geradführungen einer Kulisse durch die gedachte Mittelachse

'λ α ν ι* Ii ι * 909882/0357 der Schaltwelle verlaufen.