DE19506988A1

DE19506988A1 - Schalteinrichtung für Getriebe

Info

Publication number: DE19506988A1
Application number: DE1995106988
Authority: DE
Inventors: Uenal Gazyakan; Gerhard Bailly
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1995-02-28
Publication date: 1996-08-29

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für die Übertragung der Antriebsleistung und die Anpas sung des Motordrehmomentes an den Zugkraftbedarf eines Fahr zeugs werden heute überwiegend mehrstufige Zahnradgetriebe eingesetzt.

Die Kupplungsverzahnungen der bekannten Schalteinrich tungen weisen Anschrägungen auf, die den Einspurvorgang er möglichen sollen. Bei einer optimierten Klauenform bekommen die Anschrägungen eine Anspitzung von ca. 10°. Das bedeutet, daß die Zahnlücke zwischen zwei Kupplungszähnen im Einspurbe reich eine Vergrößerung bekommt. Die Vergrößerung der Zahn lücke wirkt sich jedoch auch als eine Vergrößerung des Schaltweges aus. Ferner wird eine relativ große Schaltkraft benötigt, um das Einspuren bei bestimmten Drehzahldifferenzen zwischen den Kupplungsteilen zu gewährleisten.

Da die Stellung der Zähne von Schiebemuffe und Kupp lungskörper zueinander zufällig ist, muß die freie Drehmasse im Getriebe vor dem formschlüssigen Verbinden so verdreht werden, daß die Kupplungsverzahnung in die geeignete Position zum Einspuren gelangt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei geringen Schaltwegen, gerin gen Schaltkräften und hoher Drehzahldifferenz eine hohe Schaltsicherheit und ein verbessertes Schaltgefühl bei einem gleichmäßigen Schaltkraftverlauf zu erzielen, verbunden mit geringem Gewicht und einer Reduzierung der Kosten.

Die Aufgabe wird erfüllt durch eine Schalteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen sind Ge genstand von Unteransprüchen.

Im Gegensatz zu den Anschrägungen der Kupplungsverzah nung im Stand der Technik weist die erfindungsgemäß vorge schlagene Kupplungsverzahnung keinerlei Anschrägungen auf. Die Kupplungsverzahnungen stoßen stumpf aufeinander. Die Wahrscheinlichkeit, daß die Zähne von Schiebemuffe und Kupp lungskörper in einer einspurfähigen Position voreinanderste hen ist sehr gering und wird durch die fehlenden Anschrägun gen auch nicht gefördert. Um dem schaltenden Fahrzeugführer trotzdem den Eindruck zu vermitteln, daß der Schaltvorgang wie gewohnt abläuft, ist eine der Kupplungsverzahnungen ange federt und kann dem axialen Schaltdruck ausweichen.

In der Schaltendposition kann der Schaltmechanismus durch eine Rastvorrichtung arretiert werden, so daß die ge spannte Feder auch nach Loslassen des Schalthebels durch den Fahrer und Wegfall des axialen Schaltdruckes gespannt bleibt. Überwiegend wird jedoch die Schaltkraft so lange vorhanden sein, wie ein Drehzahldifferenz gegeben ist, da die Drehzahl angleichung sehr schnell erreicht wird.

Die genannte Rastvorrichtung wird beispielsweise gebil det durch Rastenbolzen mit Druckfedern, die in einem mit der Getriebewelle, auf der die Schalteinrichtung angeordnet ist, verbundenen Bauteil gehalten sind. Sie halten sowohl die axi al verschiebbare Schiebemuffe in einer neutralen Mittelstel lung, als auch in der jeweils gewünschten Endstellung im ge schalteten Gang.

Die Stirnflächen der für die Drehmomentübertragung vor gesehenen Kupplungsverzahnung steht somit nach Ende des Schaltvorganges durch den Fahrer mit hoher Wahrscheinlichkeit unter Vorspannung der Feder aufeinander. Ist es zufällig be reits zu einem Einspuren gekommen, so ist der Schaltvorgang insgesamt abgeschlossen. Andernfalls wird im Zustand des ver spannten Aufeinanderstehens der Verzahnungen die Fahrzeug kupplung geschlossen und das sich aufbauende Drehmoment ver dreht die Verzahnungen gegeneinander. Es kommt zum Einspuren der Verzahnungen und die Schaltung ist abgeschlossen. Auch durch Schleppmomente am Radsatz des Getriebes ist ein vorzei tiges Verdrehen der Verzahnungen gegeneinander und ein an schließendes Einspuren möglich.

Wird ein direktes Einspuren der Kupplungsverzahnung in einander erreicht oder läßt sich das Einspuren so schnell vornehmen, daß keine Rastierung notwendig ist, weil die Schaltkraft noch ansteht, so kann auf eine Rastvorrichtung verzichtet werden. Die vorliegenden Schleppmomente in einer Schalteinrichtung ermöglichen häufig dieses direkte Einspu ren.

Reichen die Schleppmomente nicht aus, so ist die Rastvorrich tung erforderlich, da die Schaltkraft, sofern sie durch den Fahrer ausgeübt wird, nicht mehr ansteht und das Einspuren erst mit dem Einrücken der Kupplung erfolgt.

Wird die Schaltung beispielsweise nicht von einem Fahrer per Schaltgestänge von Hand ausgeführt, so ist auch die Al ternative einer automatischen Schaltung durch Schaltmittel möglich, die vom Fahrer fernbetätigt werden. Dabei kann die Fernbetätigung auch unter Zwischenschaltung einer logischen Steuerung geschehen, die Einfluß auf die schaltbaren Gangstu fen nimmt. Unbeeinflußt durch den Fahrer kann eine Automatik auch die gesamte Schaltung des Schaltgetriebes übernehmen, wobei vorzugsweise immer in den optimalen Bereichen geschal tet wird.

Als Schaltmittel kommen überwiegend pneumatisch oder elektrisch betätigte Schaltmittel zum Einsatz. Ebenfalls sind hydraulisch betätigte Schaltmittel anwendbar.

Durch den Wegfall der Einspurschrägen an den Kupplungs verzahnungen verkürzt sich der Schaltweg im Vergleich zu den bekannten Schalteinrichtungen. Dieser Weggewinn kann zu einer Vergrößerung der Übersetzung zwischen Schalthebel und Kupp lungsverzahnung genutzt werden. Dadurch läßt sich die erfor derliche Schaltkraft deutlich verringern.

Das gefederte Aufeinandertreffen der Kupplungsverzahnun gen von Schiebemuffe und Kupplungskörper vermittelt dem Fah rer ein verbessertes Schaltgefühl und ermöglicht hohe Schalt drehzahlen.

Bei automatisierten Klauen-Schaltgetrieben mit einer Motorführung, bei der ein Synchronisieren der zu schaltenden Getriebeteile durch einen Eingriff in die Motorsteuerung er zielt wird, läßt sich die vorgeschlagene Schalteinrichtung besonders vorteilhaft einsetzen. Dabei ist immer eine defi nierte Differenzdrehzahl vorhanden. Insbesondere hierbei kann mit hohem Kostenvorteil eine sichere Synchronisierung der zu schaltenden Gangstufen erreicht werden.

Ein weiterer Anwendungsfall kann bei der Schaltung von Nebenabtrieben an Getrieben gesehen werden, wo eine erfin dungsgemäße Schalteinrichtung ebenfalls sehr vorteilhaft ein setzbar ist.

Die Kupplungsverzahnungen können an ihren Ecken mit Ab weisschrägen vorgesehen werden, die es ermöglichen, ein Schalten bei unzulässig hohen Schaltdrehzahlen zu verhindern.

Des weiteren erweist sich eine Hinterrollung der Kupp lungszähne als vorteilhaft, da hierdurch eine selbsthemmende Verbindung zwischen den Kupplungsverzahnungen erzielt wird, die ein unerwünschtes Herausspringen der Gänge verhindert.

Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Schalteinrichtung in Neutralstellung;

Fig. 2 eine konstruktive Alternative;

Fig. 3 bis 10 weitere konstruktive Ausgestaltungen und

Fig. 11 einen Ausschnitt aus der Kupplungsverzahnung.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schalteinrich tung 2. Auf einer Getriebewelle 4 sind zwei Zahnräder 6 und 8 vorgesehen, die auf der Getriebewelle 4 axial fixiert sind. Zwischen den Zahnrädern 6 und 8 befindet sich ein Bauteil 10. Im Umfangsrichtung können die Zahnräder 6 und 8 frei rotie ren, wozu sie auf der Welle 4 durch Lager 12 und 14 gelagert sind. In dem Bauteil 10, das auf der Welle 4 formschlüssig angeordnet ist, sind Rastenbolzen 16 vorgesehen, die durch Federelemente 18 radial nach außen gegen eine Schiebemuffe 20 gedrückt werden. Die Innenverzahnung 22 der Schiebemuffe 20 greift in eine Außenverzahnung 24 des Bauteils 10 ein. Eben falls kann die Innenverzahnung 22 in Außenverzahnungen 26, 28 an zwischen dem Bauteil 10 und den Zahnrädern 6 und 8 ange ordneten Kupplungskörpern 30 und 32 eingreifen. Die Kupp lungselemente in dieser Anordnung werden durch die Innenver zahnung 22 an der Schiebemuffe 20 und die Außenverzahnungen 26, 28 an den Kupplungskörpern 30, 32 gebildet. Die Enden der Innenverzahnung 22 sind ebenso wie die Enden der Außenverzah nungen 26 und 28 stumpf ausgeführt. Die Innenverzahnungen 34 und 36 der Kupplungskörper 30 und 32 greifen in Außenverzah nungen 38 und 40 an den Zahnrädern 6 und 8 ein. Die Kupp lungskörper 30 und 32 werden durch Federelemente, beispiels weise Wellfedern 42 und 44 in Richtung auf die Schiebemuffe angefedert.

Eine Haltevorrichtung besteht aus Rastenbolzen 16 mit Druckfedern 18 und hält die auf dem Bauteil 10 axial ver schiebbare Schiebemuffe 20 in Neutralstellung. Dabei greift der Rastenbolzen 16 in eine Einkerbung 48 an der Schiebemuf fe 22. Vorzugsweise sind auf dem Umfang des Bauteils 10 drei derartige Rastenbolzen 16 unter gleichen Winkeln verteilt angeordnet. Die Anzahl der Einkerbungen 48 entspricht der Anzahl der Rastenbolzen 16. Die Kupplungskörper 30 und 32 werden durch Federelemente, beispielsweise Wellfedern 42 und 44 mit geringer Kraft gegen das Bauteil 10 gedrückt, wobei das Bauteil 10 den Kupplungskörpern 30 und 32 als Anschlag dient.

Beim axialen Verschieben der Schiebemuffe 20 durch eine Schaltkraft aus der Neutralstellung heraus werden die Rasten bolzen 16 gegen die Druckfedern 18 in ihre Ausnehmungen im Bauteil 10 zurückgedrückt. Die Innenverzahnung 22 der Schie bemuffe 20 trifft beispielsweise auf die Außenverzahnung 26 des Kupplungskörpers 30. Findet kein sofortiges Einspuren statt, 50 kann der Kupplungskörper 30 von der Schiebemuffe 20 gegen die Federkraft der Wellfeder 42 axial verschoben wer den, maximal bis die Wellfeder 42 flach zwischen Kupplungs körper 30 und Zahnrad 6 anliegt.

Ist diese Schaltposition der Schiebemuffe 20 erreicht, so ist für den Fahrer der Gang geschaltet, obwohl möglicher weise noch keine formschlüssige Verbindung zwischen Kupp lungskörper 30 und Schiebemuffe 20 hergestellt ist. Die in dieser Position notwendige Haltekraft gegen die Wellfeder 42 wird von dem Rastenbolzen 16 aufgebracht. Der Rastenbolzen 16 wird von der Druckfeder 18 mit einer vorgebbaren Kraft mit einer Anschrägung 50 gegen die Anschrägung 46 an der Schiebe muffe 20 gedrückt. Die dadurch entstehende Axialkraft muß mindestens der Kraft der Wellfeder 42 entsprechen. In der entgegengesetzten Verschiebungsrichtung wirkt die Anschrä gung 52 am Rastenbolzen 16 mit einer entsprechenden Anschrä gung 54 an der Schiebemuffe 22 zusammen.

Durch Verlust- oder Kupplungsmomente entsteht eine Dif ferenzdrehzahl zwischen Kupplungskörper 30 und Schiebemuf fe 20, die ein Einspuren der Verzahnungen zuläßt. Dabei be wegt sich der Kupplungskörper 30 infolge der Federkraft der Wellfeder 42 in die Richtung des Synchronköpers 10, während sich die Schiebemuffe 20 in die entgegengesetzte Richtung infolge der durch den Rastenbolzen 16 übertragenen Kraft be wegt. Die Momentenübertragung vom Zahnrad 6 zur Welle 4 ist somit über den Kupplungskörper 30, die Schiebemuffe 20 und das Bauteil 10 hergestellt.

Wird zum Ausschalten des Ganges die Schiebemuffe 20 in Richtung neutral verschoben, so muß der Rastenbolzen 16 gegen die Druckfeder 18 bewegt werden. Dazu ist eine Schaltkraft notwendig, um den Gang auszuschalten.

Dem Fahrer wird im Gegensatz zu bisherigen Schaltein richtungen das Einspuren in die momentenübertragende Verzah nung nicht mehr überlassen. Für ihn ist die Schaltung dann beendet, wenn entweder der Kupplungskörper 30, 32 zusammen mit den Wellfedern 42, 44 flach zwischen Zahnrad 6, 8 und Kupplungskörper 30, 32 liegen, oder bereits ein vorzeitiges Einspuren des Kupplungskörpers 30, 32 in die Schiebemuffe 20 stattgefunden hat. Eine Rückwirkung auf die Schaltanlage und auf die Hand des Fahrers in Form von Kraftspitzen durch Ab weisen der Schiebemuffe beim Einspuren findet nicht mehr statt.

Die weiteren Figuren zeigen Ausgestaltungsmöglichkeiten der grundsätzlichen Erfindung.

So zeigen die Fig. 2 bis 10 andere Anordnungen der Ein zelteile der Schalteinrichtung, wobei andere Wege der Momen tenübertragung möglich sind. Die Figuren werden ohne die Hal tevorrichtung gezeigt. Für die Haltevorrichtung gilt sinnge mäß das zu der Haltevorrichtung in Fig. 1 Gesagte. Die Halte vorrichtung kann dabei auch in der Getriebewelle selbst an geordnet sein, wobei Bohrungen mit Rastenbolzen und Druckfe dern in der Getriebewelle anzubringen sind.

Die Fig. 2 zeigt eine Schalteinrichtung 60 mit einer stumpfen Kupplungsverzahnungen 76, die federbelastet nach Drehzahlgleichheit von Zahnrad 78, 80 und Kupplungskörper 82, 84 die zu kuppelnden Elemente 78 und 82 oder 80 und 84 ver binden. In den Fig. 2 bis 8 werden die Kupplungselemente durch die Kupplungsverzahnungen 76 gebildet. In der Fig. 2 ist bei einer Schalteinrichtung 60 auf einer Getriebewelle 86 ein Zahnkranz 88 zwischen den Zahnrädern 78 und 80 angeord net. Die Zahnräder 78 und 80 sind axial durch Befestigungs elemente 90, 92 und den Zahnkranz 88 fixiert, aber auf der Welle 86 frei drehbar. Der Zahnkranz 88 weist eine Innenver zahnung 94 und eine Außenverzahnung 96 auf. Mit der Innenver zahnung 94 steht der Zahnkranz 88 mit einer Außenverzah nung 98 der Welle 86 in Eingriff. Die Außenverzahnung 96 des Zahnkranzes 88 steht mit einer Innenverzahnung 100 der Schie bemuffe 66 und mit Innenverzahnungen 102 und 104 der Kupp lungskörper 82 und 84 in Eingriff. Zwischen den Kupplungskör pern 82, 84 und der Schiebemuffe 66 ist jeweils ein Federele ment 106, 108, beispielsweise als Wellfeder, vorgesehen. Bei Verschiebungen der Schiebemuffe 66 werden die Kupplungskör per 82, 84 über Ringelemente 110, 112 in axialer Richtung mitgenommen. So bewirkt ein Verschieben der Schiebemuffe 66 nach links, daß das rechte Ringelement 112 den rechten Kupp lungskörper 84 ebenfalls nach links bewegt. Dabei schiebt die Schiebemuffe 66 über das linke Federelement 106 den linken Kupplungskörper 82 so weit nach links, bis die Kupplungsver zahnung 76 flach aufeinandersteht, oder zufällig bereits die Kupplungsverzahnung 76 von Zahnrad 78 und Kupplungskörper 82 ineinander einspurt. Wird nicht zufällig bereits eingespurt, so wird das linke Federelement 106 entgegen seiner Federkraft belastet und hält die Zähne der Kupplungsverzahnung 76 unter Vorspannung.

Bevor die Kupplungsverzahnung 76 in der Lage ist, einzuspu ren, bzw. bevor die stumpfen Zähne der Kupplungsverzahnung 76 aneinander anliegen können, muß zunächst Gleichlauf von Zahn rad 78 und Kupplungskörper 82 erzielt werden.

Eine veränderten Darstellung der Schalteinrichtung nach Fig. 2 zeigt die Fig. 3. Hier greifen die Innenverzahnung 100 der Schiebemuffe 66 und die Innenverzahnungen 102 und 104 der Kupplungskörper 82 und 84 direkt in die Außenverzahnung 98 der Welle 86 ein. Die Zahnräder 78 und 80 werden axial auf der Welle 86 durch Befestigungselemente 90 und 92 gehalten. Diese Befestigungsmittel 90, 92 sind beispielsweise als Sprengringe ausgebildet, die in entsprechenden Ausnehmungen der Welle 86 fixiert sind.

Eine weitere Ausgestaltung zeigt die Fig. 4. Dabei ist die Ausgestaltung gemäß Fig. 3 dahingehend geändert, daß zwi schen der Welle 86 und den sonstigen Elementen der Schaltein richtung 60 ein Zahnkranz 126 angeordnet ist. Der Zahn kranz 126 ist so ausgestaltet, daß er einen unverzahnten Be reich an seiner äußeren Oberfläche aufweist, auf dem die Zahnräder 78 und 80 um die Welle 86 frei drehbar gelagert sind. In einem Bereich der äußeren Oberfläche weist der Zahn kranz 126 eine Außenverzahnung 128 auf. Mit dieser Außenver zahnung 128 befinden sich die Innenverzahnung 100 der Schie bemuffe 66 und die Innenverzahnungen 102 und 104 der Kupp lungskörper 82 und 84 im Eingriff. Eine Innenverzahnung 130 des Zahnkranzes 126 greift in die Außenverzahnung 98 der Wel le 86 ein.

Die Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der, ausgehend von einer Anordnung nach Fig. 3, die Kupp lungskörper 82 und 84 mit ihren Innenverzahnungen 102 und 104 auf Verzahnungen 132 bzw. 134 der Zahnräder 78 bzw. 80 axial bewegbar sind und ineinander eingreifen. Die Federelemen te 106 und 108 sind hier zwischen den Zahnrädern 78, 80 und den Kupplungskörpern 82, 84 angeordnet. Die Befestigungsele mente 110 und 112 fixieren die Kupplungskörper 82, 84 hier bezüglich der Zahnräder 78 bzw. 80. Die Kupplungsverzahnung wird hier gebildet durch Verzahnungen 76 an den Kupplungskör pern 82, 84 und an der Schiebemuffe 66. Die Zahnräder 76, 78 weisen in dieser Ausgestaltung keine Kupplungsverzahnung 76 auf. Die vorgesehene Kupplungsverzahnung 76 ist hier nicht bezüglich der Schiebemuffe 66 angefedert, sondern gegenüber den Zahnrädern 78, 80.

Wie die Fig. 6 zeigt, ist es auch möglich, die Kupp lungsverzahnung 76 unter Zwischenschaltung der kompletten Zahnräder 78, 80 anzufedern. In dieser Ausgestaltung sind die Federelemente 106, 108 außerhalb der Zahnräder 78, 80 ange ordnet und drücken die Zahnräder 78, 80 in axialer Richtung aneinander. Zwischen beiden Zahnrädern 78, 80 ist ein Zahn kranz 136 vorgesehen, der die axiale Bewegung der Zahn räder 78, 80 begrenzt. Der Zahnkranz 136 weist eine Außenver zahnung 138 und eine Innenverzahnung 140 auf. Die Außenver zahnung 138 greift in die Innenverzahnung 100 der Schiebemuf fe 66 ein. Die Innenverzahnung 100 der Schiebemuffe 66 bildet hier gleichzeitig einen Teil der Kupplungsverzahnung 76. Der andere Teil der Kupplungsverzahnung 76 ist an den Zahn rädern 78, 80 angeordnet. Die Innenverzahnung 140 des Zahn kranzes 136 greift in die Außenverzahnung 98 der Welle 86 ein. Die Federelemente 106, 108 liegen einerseits an den Zahnrädern 78, 80 und andererseits an den Befestigungselemen ten 90, 92 an und stützen sich an diesen Befestigungselemen ten 90, 92 ab.

Eine weitere Ausgestaltung zeigt die Fig. 7. Hier ist die Schiebemuffe 66 zweigeteilt. Der radial außenliegende Teil 142 kann auf dem radial innenliegenden Teil 144 axial und um die Welle 86 herum gleiten. Der radial innenliegende Teil 144 der Schiebemuffe 66 ist durch eine Innenverzah nung 152 mit der Außenverzahnung 146 eines Zahnkranzes 148 verbunden, der wiederum mit seiner Innenverzahnung 150 in die Außenverzahnung 38 der Welle 86 eingreift. Durch diesen Zahn kranz 148 und die Befestigungselemente 90, 92 sind die Zahn räder 78, 80 axial fixiert. Die Kupplungsverzahnung 76 wird in dieser Ausführung einerseits von den Zahnrädern 78, 80 und andererseits von dem radial innenliegenden Teil 144 der Schiebemuffe 66 gebildet. Über Federelemente 106, 108 wird dieser Teil 144 bei axialer Bewegung des radial außenliegen den Teils 142 der Schiebemuffe 66 in die entsprechende axiale Richtung mitbewegt. Die Federelemente 106, 108 können in die ser Ausführung beispielsweise Federscheiben sein.

Ebenfalls Federscheiben können als Federelemente 106, 108 nach der Ausgestaltung nach Fig. 8 verwendet werden. Im Gegensatz zu Fig. 7 greift die Innenverzahnung 152 des radial innenliegenden Teils 144 der Schiebemuffe 66 hier direkt in die Außenverzahnung 98 der Welle 86 ein.

Die Fig. 9 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfin dung, wobei die formschlüssige Verbindung von Zahnrad 78, 80 und Welle 86 durch Bolzen 154 als Kupplungselemente vorgenom men wird. Diese Bolzen 154 sind axial beweglich in der Schie bemuffe 66 vorgesehen, wobei sie in ihrer axialen Bewegung bezüglich der Schiebemuffe 66 durch Federelemente 106, 108 begrenzt werden. Derartige Federelemente 106, 108 können in dieser Ausführungsform Spiralfedern sein, die die Bolzen 154 umschließen. Um die Welle 86 herum verteilt sind mehrere der artige Bolzen 154 vorgesehen. Zwischen der Schiebemuffe 66 und den Zahnrädern 78, 80 sind Scheiben 156, 158 zur Unter stützung der Momentenübertragung vorgesehen. Durch diese Scheiben 156, 158 ragen die Bolzen 154 in entsprechenden Aus nehmungen 160, 162 hindurch. Die Bolzen 154 wirken mit der Schiebemuffe 66 über die Federelemente 106, 108 zusammen, wobei auf den Bolzen 154 Befestigungselemente 164, 166, bei spielsweise in Form von Sprengringen, vorgesehen sind. Die Federelemente 106, 108 liegen dann zwischen der Schiebemuf fe 66 und jeweils einem Befestigungselement 164, 166. Zur Aufnahme der Bolzen 154 in den Zahnrädern 78, 80 sind in die sen Ausnehmungen 168, 170 vorgesehen. Beim Verschieben der Schiebemuffe 66 beispielsweise nach links werden die Bol zen 154 über das Federelement 106 und das Befestigungsele ment 164 nach links verschoben. Dabei durchdringen die Bol zen 154 die Ausnehmungen 160 in der Scheibe 156 und legen sich an das Zahnrad 78 an, nachdem Gleichlauf zwischen Schie bemuffe 66 und Zahnrad 78 erzielt wurde. Liegen sich die Bol zen 154 und die Ausnehmungen 168 im Zahnrad 78 bereits zufäl lig gegenüber, dann können die Bolzen 154 in die Ausnehmun gen 168 einspuren. Liegen sich Bolzen 154 und Ausnehmun gen 168 nicht gegenüber, so wird bei der Anlage der Bol zen 154 an das Zahnrad 78 das Federelement 106 vorgespannt, so daß die Bolzen 154 in die Ausnehmungen 168 einspuren kön nen, sobald sich das Zahnrad 78 beispielsweise durch Schlepp momente verdreht. Die Schiebemuffe 66 muß dafür nicht mehr bewegt werden. Der Fahrer spürt von dem späteren Einspuren nichts.

Bei einer breiter ausgestalteten Schiebemuffe 66 nach Fig. 10 können Bolzen 154 mit innerhalb der Schiebemuffe 66 angeordneten Federelementen 106, 108 abgefedert werden. Die Federelemente 106, 108 können als Spiralfedern ausgebildet sein. Bei einer breiten Schiebemuffe 66 kann auf Scheiben zur Unterstützung der Momentübertragung verzichtet werden. Die Bolzen 154 können unmittelbar in Ausnehmungen 168, 170 in den Zahnrädern 78, 80 einspuren, nachdem Gleichlauf von Schiebe muffe 66 und Zahnrad 78 bzw. 80 erzielt wurde.

In der Fig. 11 ist ein Ausschnitt eines Kupplungskör pers 30 gezeigt. Der Kupplungskörper 30 ist mit einer Kupp lungsverzahnung 26 versehen, an der stumpfe Enden 172 vorge sehen sind. Die stumpfen Enden 172 weisen in Richtung auf die Kupplungsverzahnung der hier nicht gezeigten Schiebemuffe. Die Zahnbreite der Kupplungsverzahnung 26 ist an den stumpfen Enden 172 breiter ausgeführt als an ihrem gegenüberliegenden Ende. Diese Verringerung der Breite der Verzahnung, bezogen auf den axialen Verzahnungsverlauf, wird als Hinterrollung bezeichnet. Die stumpfen Enden 172 der Kupplungsverzahnung 26 weisen an ihren Ecken Abweisschrägen 174 auf. Diese verhin dern ein Schalten bei unzulässig hohen Differenzdrehzahlen, indem der Teil der Kupplungsverzahnung, der in den anderen Teil eindringen will, beim Aufeinandertreffen der Anschrägun gen abgewiesen wird. Die Kupplungsverzahnungen an den anderen Bauteilen weisen entsprechend ebenfalls Hinterrollungen und Abweisschrägen auf.

Die dargestellten und beschriebenen Schaltbewegungen können sowohl von einem Fahrzeugführer, als auch von einer automatisierten Schalteinrichtung in einem automatisierten Schaltgetriebe ausgeführt werden.

Die beschriebenen Schalteinrichtungen zeichnen sich bei hoher Sperrsicherheit durch eine geringe erforderliche Schaltkraft aus. Das Schaltgefühl für den Fahrzeugführer wird verbessert, der Schaltkraftverlauf fällt gleichmäßiger aus.

Im Gegensatz zu bestehenden Schalteinrichtungen können mit erfindungsgemäßer Schalteinrichtung die Schaltkräfte re duziert werden. Bei gleichem Schaltweg am Schalthebel verrin gert sich die notwendige Schaltkraft um ca. 40%.

Neben den hier beschriebenen Federungselementen 42, 44, 106, 108 kann auch jedes andere elastische Element, daß in der Lage ist, die mit Hilfe der Schaltkraft eingeleitete Energie aufzunehmen, die Aufgabe der besprochenen Federungs elemente wahrnehmen. Dieses elastische Element muß sich dabei nicht in unmittelbarer Nähe der Schalteinrichtung befinden. Möglich ist auch, daß das elastische Element Bestandteil des Schaltgestänges oder an diesem angeordnet ist. Als elastische Elemente kommen beispielsweise Federscheiben, Wellenscheiben, Luftfedern, Torsionsfedern, Gummielemente etc. in Betracht. Die Torsionsfedern können dabei so ausgelegt sein, daß sie auf die Kupplungsverzahnung nicht nur eine axiale Anfederung, sondern gleichzeitig auch ein Verdrehen der Kupplungsverzah nung vornehmen.

Zur Vermeidung von Rasselgeräuschen im Getriebe können die elastischen Elemente unter einer bestimmten Vorspannung gehalten werden, die ein ungewolltes freies Spiel der Schalt einrichtungselemente vermeidet.

Die Erfindung erschöpft sich nicht in den hier aufge führten Anordnungen. Sie beinhaltet auch alle dem Fachmann auf diesem Sachgebiet geläufigen Abwandlungen, die die grund sätzliche Idee der Erfindung beinhaltet. Die Ansprüche bein halten eine sinnvolle Kombination der Lösungsmerkmale. Der Fachmann wird auch andere Kombinationen im Sinne der Aufgabe in Erwägung ziehen.

Bezugszeichenliste

2 Schalteinrichtung
4 Getriebewelle
6 Zahnrad
8 Zahnrad
10 Bauteil
12 Lagerung
14 Lagerung
16 Rastenbolzen
18 Federelement
20 Schiebemuffe
22 Innenverzahnung
24 Außenverzahnung
26 Außenverzahnung
28 Außenverzahnung
30 Kupplungskörper
32 Kupplungskörper
34 Innenverzahnung
36 Innenverzahnung
38 Außenverzahnung
40 Außenverzahnung
42 Federelement
44 Federelement
46 Anschrägung
48 Einkerbung
50 Anschrägung
52 Anschrägung
54 Anschrägung
60 Schalteinrichtung
66 Schiebemuffe
76 Kupplungsverzahnung
78 Zahnrad
80 Zahnrad
82 Kupplungskörper
84 Kupplungskörper
86 Getriebewelle
88 Zahnkranz
90 Befestigungselement
92 Befestigungselement
94 Innenverzahnung
96 Außenverzahnung
98 Außenverzahnung
100 Innenverzahnung
102 Innenverzahnung
104 Innenverzahnung
106 Federelement
108 Federelement
110 Ringelement
112 Ringelement
118 Anschlag
120 Anschlag
126 Zahnkranz
128 Außenverzahnung
130 Innenverzahnung
132 Verzahnung
134 Verzahnung
136 Zahnkranz
138 Außenverzahnung
140 Innenverzahnung
142 Teil der Schiebemuffe
144 Teil der Schiebemuffe
146 Außenverzahnung
148 Zahnkranz
150 Innenverzahnung
152 Innenverzahnung
154 Bolzen
156 Scheibe
158 Scheibe
160 Ausnehmung
162 Ausnehmung
164 Befestigungselement
166 Befestigungselement
168 Ausnehmung
170 Ausnehmung
172 stumpfe Enden
174 Abweisschräge

Claims

1. Schalteinrichtung, bei welcher zwei mit unterschied licher Drehzahl rotierende Bauteile eines Schaltgetriebes, insbesondere eine Getriebewelle (4, 86) und ein auf der Ge triebewelle (4, 86) frei rotierendes Zahnrad (6, 8, 78, 80) mit Hilfe einer durch eine Schaltkraft axial verschiebbaren, ringförmigen Schiebemuffe (20, 66) bei Gleichlauf formschlüs sig zusammenkuppelbar ist, wobei Kupplungselemente (22, 154) der Schiebemuffe (20, 66) in entsprechende Kupplungselemen te (26, 28, 76, 168, 170) der zu verbindenden Bauteile (6, 8, 30, 32, 78, 80, 82, 84) eingreifen, dadurch gekenn zeichnet, daß

- die zu verbindenden Bauteile (6, 8, 30, 32, 78, 80, 82, 84) stumpfe Kupplungselemente (26, 28, 76, 168, 170) aufweisen, die mit ebenfalls stumpfen Kupplungselemen ten (22, 154) an der Schiebemuffe (20, 66) korrespondie ren,
- die Kupplungselemente (26, 28, 76, 168, 170) der zu ver bindenden Bauteile (6, 8, 30, 32, 78, 80, 82, 84) durch elastische Elemente (42, 44, 106, 108) angefedert sind und
- eine Haltevorrichtung (16, 46, 48, 50, 52, 54) vorgese hen ist, die geeignet ist, die Schiebemuffe (20, 66) in axial veränderbaren Schaltpositionen zu halten.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß als Haltevorrichtung Rasten bolzen (16) vorgesehen sind, die Anschrägungen (50, 52) auf weisen, die in einer Neutralstellung der Schiebemuffe (20, 66) in Einkerbungen (48) in der Schiebemuffe (20, 66) anlie gen und in axial veränderbaren Schaltpositionen der Schiebe muffe (20, 66) an Anschrägungen (46, 54) der Schiebemuf fe (20, 66) anliegen.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schiebemuf fe (20, 66) und jedem Zahnrad (6, 8, 78, 80) ein Kupplungs körper (30, 32, 82, 84) vorgesehen ist, der die Kupplungsele mente (26, 28, 76) aufweist.

4. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Getriebewel le (86) und der Schiebemuffe (66) sowie den Kupplungskör pern (82, 84) ein Zahnkranz (88) vorgesehen ist, dessen In nenverzahnung (94) in die Außenverzahnung (98) der Getriebe welle (86) eingreift und dessen Außenverzahnung (96) in die Innenverzahnungen (100) der Schiebemuffe (66) und Innenver zahnungen (102, 104) der Kupplungskörper (82, 84) eingreift.

5. Schalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß auf dem Zahnkranz (88) die zu kuppelnden Zahnräder (78, 80) axial fixiert und in Umfangs richtung frei beweglich gelagert sind.

6. Schalteinrichtung nach wenigstens einem der vorheri gen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungskörper (30, 32, 82, 84) mit ihren Innenverzah nungen (34, 36, 102, 104) auf Verzahnungen (38, 40, 132, 134) an den Zahnrädern (6, 8, 78, 80) axial beweglich angeordnet sind und die elastischen Elemente (42, 44, 106, 108) zwischen Zahnrad (6, 8, 78, 80) und Kupplungskörper (30, 32, 82, 84) vorgesehen sind.

7. Schalteinrichtung nach wenigstens einem der vorheri gen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (42, 44, 106, 108) axial außer halb der Zahnräder (6, 8, 78, 80) angeordnet und die Zahnrä der (6, 8, 78, 80) axial beweglich sind.

8. Schalteinrichtung nach wenigstens einem der vorheri gen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebemuffe (66) zweigeteilt ist, wobei der radial in nenliegende Teil (144), der Kupplungselemente (76) aufweist, mit der Getriebewelle (86) formschlüssig verbunden ist, wäh rend der radial außenliegende Teil (142) der Schiebemuf fe (66) auf dem radial innenliegenden Teil (144) in axialer Richtung und in Umfangsrichtung frei beweglich ist.

9. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kupplungselemente Bol zen (154) sind, die in Ausnehmungen (168, 170) in den Zahnrä dern (78, 80) eingreifen können, und die elastische Ele mente (106, 108) die Bolzen (154) relativ zur Schiebemuf fe (66) anfedern.

10. Schalteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß zwischen Schiebemuffe (66) und Zahnrädern (78, 80) Scheiben (156, 158) zur Unterstützung der Momentenübertragung vorgesehen sind, wobei die Bol zen (154) durch Ausnehmungen (160, 162) in den Scheiben (156, 158) hindurchragen.

11. Schalteinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemen te (106, 108) Spiralfedern sind.

12. Schalteinrichtung nach wenigstens einem der Ansprü che 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (42, 44, 106, 108) Wellfedern sind.

13. Schalteinrichtung nach wenigstens einem der Ansprü che 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (42, 44, 106, 108) Federscheiben sind.

14. Schalteinrichtung nach wenigstens einem der vorheri gen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (42, 44, 106, 108) unter Vorspannung stehen.

15. Schalteinrichtung nach wenigstens einem der vorheri gen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente an einem Schaltgestänge angeordnet oder Bestandteil eines Schaltgestänges sind.

16. Schalteinrichtung nach wenigstens einem der vorheri gen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltkraft zur Betätigung der Schalteinrichtung durch Schaltmittel aufgebracht wird.

17. Schalteinrichtung nach Anspruch 16, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schaltmittel pneumatisch betätigt sind.

18. Schalteinrichtung nach Anspruch 16, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schaltmittel elektrisch betätigt sind.

19. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die An steuerung der Schaltmittel automatisch erfolgt.

20. Schalteinrichtung nach wenigstens einem der vorheri gen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (22, 26, 28, 76, 154, 168, 170) eine Hinterrollung aufweisen.

21. Schalteinrichtung nach wenigstens einem der vorheri gen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (22, 26, 28, 76, 154, 168, 170) an ih ren Enden Abweisschrägen (174) aufweisen.