DE4223409A1

DE4223409A1 - Gangschalteinrichtung fuer wechselgetriebe

Info

Publication number: DE4223409A1
Application number: DE19924223409
Authority: DE
Inventors: Eugen Dr Lauster; Klaus Gierlich; Friedrich Schreiner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1992-07-16
Filing date: 1992-07-16
Publication date: 1992-11-26

Description

Die Erfindung betrifft eine Gangschalteinrichtung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Aus Gründen des Schaltkomforts ist es erwünscht, die erforderliche Schaltkraft am Schalthebel während der Schaltung zu verändern. Insbesondere soll zum Schalt ende hin, während der der sogenannte zweite Schalt punkt mit einem erhöhten Kraftbedarf auftritt, die Schaltkraft möglichst vergleichmäßigt werden.

In der GB-PS 7 75 138 ist hierfür eine Möglichkeit auf gezeigt. Dabei wird der wirksame Hebelarm des Schalt fingers verändert. Hierzu ist darin vorgeschlagen, daß sowohl beim Schaltfinger als auch bei der Nut der Schaltschiene jeweils zwei verschiedene konkav-konvexe Kurventeile den Übertragungskontakt herstellen.

Nachteilig bei dieser Ausführung ist jedoch, daß die Gestaltung der kontaktierenden Kurventeile nur so aus geführt ist, daß nur in eine Richtung eines Schalt schiebeweges ein Schaltvorgang möglich ist, bei dem der gewünschte Schaltkomfort auftritt. Bezüglich der anderen Schaltrichtung, z. B. zum ersten Gang hin, wird in dieser Druckschrift ausgeführt, daß hierfür die Schaltkraft kleiner sei, und damit mit konstanter Übersetzung geschalten werden könne. Tatsächlich ist es jedoch so, daß keine Kontur für den Schaltfinger und/oder die Schaltnut aufgefunden werden konnte, die ohne Kollision mit der jeweiligen anderen Schaltrich tung ein Schalten in dem gewünschten Sinne in beide Richtungen ermöglicht. Ein weiterer Nachteil dieser vorbekannten Konstruktion liegt darin, daß zwangsweise ein großes Spiel vorhanden sein muß, was auf Kolli sionsprobleme bei den Konturen zurückzuführen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für die Schaltpaarung eine Ausgestaltung zu finden, die eine ausreichende Übersetzungsänderung über dem Schaltweg ermöglicht und die darüberhinaus symmetrisch ist, so daß im Bedarfsfalle beide Schalt richtungen genutzt werden können. Außerdem sollte we nigstens in der Neutral- und in den jeweiligen End stellungen ein spielfreies Kontaktieren der Flanken oder ein vorgegebenes Spiel möglich sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale ge löst.

Durch die angegebene Kontur des Schaltfingers wird in überraschender Weise erreicht, daß die Schaltkraft über dem Schaltweg vergleichmäßigt wird, wodurch sich ein weitgehend konstantes Durchschaltgefühl für den Fahrer einstellt. Hierzu sind ausreichend große Über setzungsänderungen über dem Schaltweg möglich, wobei hinzukommt, daß die gewählte Kontur ohne Beeinträch tigung der jeweils anderen Kontur auch dann möglich ist, wenn zwei Schaltrichtungen vorhanden sind und die vorstehend genannte Aufgabe für beide Schaltrichtungen gelöst werden soll.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Schaltfinger am der Schaltnut zugewandten Ende stumpf ausläuft.

In der Praxis hat sich nämlich herausgestellt, daß sich dann, wenn die logarithmischen Spiralen nicht unter Bildung eines spitzen Endes des Schaltfingers auslaufen, eventuelle Verklemmungen, die insbesondere durch Fertigungstoleranzen auftreten könnten, vermie den werden.

Eine mögliche Ausgestaltung hierfür kann darin beste hen, daß der Schaltfinger am der Schaltnut zugewandten Ende stumpf ausläuft.

Durch diese Ausgestaltung des unteren Endes des Schaltfingers ist es möglich, im Bedarfsfalle ein genau definiertes Spiel einzustellen. Ebenso kann auf diese Weise ein Überweg für den Schaltweg geschaffen werden.

Im allgemeinen wird man die auf den Schaltseiten lie genden Seitenwände der Schaltnut senkrecht ausführen. In einer Weiterbildung der Erfindung könnte jedoch auch vorgesehen werden, daß die Schaltnut der Schalt schiene eine Trapezform aufweist, die sich zum Nutbo den der Schaltnut hin verjüngt, was gegebenenfalls für spezielle Fälle von Vorteil wäre.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine Gesamtanordnung des Schaltgestänges in dem für die Erfindung maßgeblichen Bereich;

Fig. 2 die Ansicht des erfindungsgemäßen Schaltfin gers in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 die Ausgestaltung der Schaltnut in der Schalt schiene;

Fig. 4 eine graphische Darstellung einer Schaltfin gerkontur für verschiedene Dimensionen in ei ner Halbansicht;

Fig. 5 die Übersetzung bzw. deren Änderung in Abhän gigkeit vom Verschiebeweg für gewählte Haupt abmessungen in graphischer Darstellung;

Fig. 6 in graphischer Darstellung das Spiel zwischen Schaltfinger und Schaltschiene und den Ver schiebeweg der Schaltschiene für die in Fig. 5 gewählten Abmessungen.

Die Gangschalteinrichtung bzw. das dargestellte Schaltgestänge ist grundsätzlich von bekannter Bauart, weshalb nachfolgend nur auf die für die Erfindung we sentlichen Teile näher eingegangen wird. Der Schalt vorgang wird über eine Schaltwelle 1 eingeleitet, die sich in Pfeilrichtung verdrehen kann. Auf der Schalt welle ist ein Schaltfinger 2 befestigt, der in eine Schaltschiene 3 mit seinem Unterteil eingreift. Die Schaltschiene 3, die sich linear verschiebt (siehe Pfeile), ist mit einer Schaltgabel 4 versehen, die in eine Schaltmuffe 5 eingreift. Die Schaltmuffe 5 schal tet Zahnräder 6 und 7.

Entscheidend für die Funktion bezüglich eines ge wünschten Schaltkomforts ist der in der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab dargestellte Schaltfinger 2. Der Schaltfinger 2 ist auf gegenüberliegenden Seiten, die für die Schaltbewegung vorgesehen sind, im oberen Be reich jeweils mit sich gegenüberliegenden Kurventeilen 8 und 8′ als Kreisbogenteile versehen. An die beiden Kreisbogenteile 8 und 8′ schließen sich in Richtung zu einer Schaltnut 10, die in die Schaltschiene 3 einge bracht ist, und in die der Schaltfinger 2 mit seinem unteren Teil ragt, logarithmische Spiralen 9 und 9′ an. Die mathematische Formel für die gewählte loga rithmische Spirale ist:

r = r₀ mal exp (m mal phi).

Dabei ist:

r₀ = der Bezugsradius der Spirale,
m = der Tangentenwinkel der Spirale,
phi = der laufende Winkel der Spirale.

Um einen glatten und gleichmäßigen Übergang zwischen den Kreisbogenteilen und den logarithmischen Spiralen zu erreichen, wird man im allgemeinen den Bezugsradius r₀ der Spirale so wählen, daß r₀ wenigstens annähernd auch dem Kreisradius entspricht. Hierzu ist es ledig lich erforderlich, daß man aus der Spiralform einen entsprechenden Abschnitt auswählt.

In der Fig. 4 ist hierzu in grafischer Darstellung ein Beispiel für angegebene Breiten und Längen des ent sprechenden Teiles des Schaltfingers 2 hälftig bzw. bis zur Mittelebene des Schaltfingers dargestellt.

Im oberen Teil der Kurve ist der Kreisbogenteil 8 mit einem Radius r₀ dargestellt, an den sich nach unten die logarithmische Spirale 9 anschließt.

Anstelle des in der Fig. 2 dargestellten spitz auslau fenden Endes des Schaltfingers 2 ist in der Fig. 4 ein stumpfes Ende 11 mit einem Übergangsradius 12 darge stellt.

Vorgaben für die Ausgestaltung der Kontur des Schalt fingers sind u. a. die Gleitreibungszahl, der maximale Bauraum und der gewünschte Gesamtverschiebeweg mit dem zugehörigen Schaltwinkel der Schaltwelle 1.

Die Spielfreiheit in der Neutralstellung und in den symmetrischen Endstellungen, falls hier nicht ein ge wünschtes Spiel vorgegeben werden soll, wird durch den Übergang der Schaltfingergeometrie von der Kreis kontur zu der logarithmischen Spirale realisiert.

Die Fig. 5 zeigt für gewünschte Hauptabmessungen die Übersetzung bzw. die Änderung, abhängig vom Verschie beweg der Schaltschiene und zwar ausgehend von der Mittel- oder Neutralstellung des Schaltfingers 2. Die durchgezogene Linie 13 stellt dabei die Übersetzung im Bereich der Kreisbogen- bzw. Kugelabschnitte dar, wäh rend die gestrichelte Linie 14 den Übersetzungsbereich der logarithmischen Spirale darstellt.

In Verlängerung des gewählten Schaltweges mit 10 mm ist horizontal gestrichelt ein Überweg 15 von insge samt 2 mm angegeben, der z. B. durch einen Endradius am unteren Ende des Schaltfingers 2 realisiert werden kann. Durch diesen Überweg 15 kann ein vorgegebenes Spiel in den Endstellungen eingestellt werden. Wie er sichtlich, lassen sich aus der Fig. 5 jeweils die Be reiche entnehmen, in welchen die Kreiskontur und die Spiralkontur in Kontakt mit den Wänden der Schaltnut in der Schaltschiene 2 sind.

Die Fig. 6 zeigt das Spiel zwischen dem Schaltfinger 2 und der Schaltschiene 3 bzw. der Schaltnut in der Schaltschiene 3 und den Verschiebeweg der Schaltschie ne 3 und zwar in Abhängigkeit vom Auslenkwinkel des Schaltfingers 2 für die in der Fig. 5 gewählten Abmes sungen.

Die Linie 16 zeigt dabei wiederum den Bereich, in welchem der Kreisabschnitt 8 bzw. 8′ trägt, während die gestrichelte Linie 17 den Bereich darstellt, in welchem die logarithmische Spirale 9 bzw. 9′ trägt.

Der Schaltwinkel Theta stellt den Verdrehwinkel um die Schaltwelle 1 dar. Die Linie 18 zeigt das Spiel s.

Wie aus der Linie 16 ersichtlich ist, beginnt diese nicht bei exakt "0" sondern ungefähr bei einem Winkel von 0,6 Grad. Dieser Winkel wird als Spiel verbraucht, bis der Schaltfinger 2 an einer Wand der Schaltnut 10 anliegt.

Im allgemeinen wird man die beiden Nutwände der Schaltnut senkrecht ausführen. Falls es für Spezial zwecke gewünscht wird, um eine andere Übersetzung zu erreichen, kann man die Nutwände auch trapezförmig mit nach unten zum Nutgrund hin sich verjüngender Form ausführen. In der Fig. 3 ist diese Ausgestaltung ge strichelt dargestellt. In der Fig. 5 ist hierzu mit der gestrichelten Linie 19 der entsprechende Verlauf der Übersetzung im Bereich der logarithmischen Spirale dargestellt. Wie ersichtlich, ist die mögliche Übersetzung bei trapezförmigen Wänden der Schaltnut geringer.

Bezugszeichenliste

1 Schaltwelle
2 Schaltfinger
3 Schaltschiene
4 Schaltgabel
5 Schaltmuffe
6 Zahnrad
7 Zahnrad
8 Kurventeil
8′ Kurventeil
9 Spirale
9′ Spirale
10 Schaltnut
11 stumpfes Ende
12 Übergangsradius
13 Linie
14 Linie
15 Überweg
16 Linie
17 Linie
18 Linie
19 Linie

Claims

1. Gangschalteinrichtung für Wechselgetriebe mit einem Schaltgestänge, das eine Schaltwelle (1) mit einem Schaltfinger (2) besitzt, der eine Schalt schiene (3) betätigt, wobei der Schaltfinger (2) mit einem profilierten Ende versehen ist, das in eine Schaltnut (10) der Schaltschiene (3) ein greift, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Schaltfingers (2) wenigstens in die Schaltrichtung mit einem Kreisbogenteil (8, 8′) versehen ist, an den sich zum Ende des Schalt fingers (2) hin eine logarithmische Spirale (9, 9′) anschließt.

2. Gangschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die logarithmische Spirale (9,9′) wenigstens annä hernd der mathematischen Gleichungsform r = r₀ mal exp (m mal phi) entspricht.

3. Gangschaltgetriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei, in entgegengesetzte Richtungen liegende Schaltrichtungen vorgesehen sind.

4. Gangschaltgetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltfinger (2) am der Schaltnut (10) zuge wandten Ende stumpf ausläuft.

5. Gangschaltgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich am der Schaltnut (10) zugewandten Ende an die logarithmische Spirale (9, 9′) noch ein Kreisbogen abschnitt (11, 12) oder ein abgerundeter Abschnitt anschließt.

6. Gangschaltgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den Schaltweg ein Überweg vorgesehen ist.

7. Gangschaltgetriebe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltnut (10) der Schaltschiene (3) eine Trapezform besitzt, die sich zum Nutboden der Schaltnut (10) hin verjüngt.