DE4442528C1 - Schaltnocken eines Schaltfingers für eine Schaltvorrichtung eines Wechselgetriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaltnocken eines Schaltfingers nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Die zum Verschieben der Schalt- oder Schiebemuffen in Schaltge­ trieben üblichen Schaltstangen sind mittelbar oder unmittelbar mit einer Schaltnut versehen, in welche der Schaltnocken eines Schaltfingers eingreift. Liegen mehrere Schaltstangen parallel nebeneinander, bilden die Schaltnuten üblicherweise eine Gasse rechtwinklig zur Schaltrichtung der Schaltstangen, wobei die senkrechten Schaltflächen der Schaltnuten toleranzbedingt nicht immer in einer ideellen Ebene liegen. Beim Anwählen der ge­ wünschten Schaltnut kommt es dann zu einem Anlaufen des Schalt­ nockens des Schaltfingers an die vorstehende Kante der daneben­ liegenden Schaltnut, was zu dem sogenannten "Hakeln" der Schal­ tung führt.

Um dies zu vermeiden, wurden bislang die kreisförmigen Schalt­ nocken (US 4,561,325) der Schaltfinger seitlich gerundet bzw. als Kugelabschnitt ausgeführt (Loomann "Zahnradgetriebe", 2. Auflage 1988, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York London Paris Tokio, S. 219 Abb. 7.14.).

Bei einer bekannten Ausführungsform (EP 0 139 261 B1) eines Schaltnockens nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist zur Vermeidung des vorstehend erwähnten "Hakelns" folgende Ausge­ staltung getroffen. Der Schaltnocken weist zwei zylindrische Nockenflächen auf, deren gemeinsame Zylinderachse mit der Längs­ mittelachse des Schaltfingers zusammenfällt und in der Neutral­ stellung der Schaltstange parallel zu den Nutseitenwänden der Schaltnut liegt. An diese zylindrischen Nockenflächen, welche symmetrisch beiderseits der Symmetrieebene des Schaltnockens - welche die Längsmittelachse des Schaltfingers enthält und in der Neutralstellung mittig und parallel zu den Nutseitenwänden der Schaltnut liegt - grenzt in den Richtungen der Längsmittelachse jeweils eine kugelige Nockenfläche an, wobei die Längsmittel­ achse des Schaltfingers der geometrische Ort für das gemeinsame Zentrum der kugeligen Nockenflächen ist.

Kugelige Schaltnocken sind jedoch aus folgenden Gründen nachtei­ lig. Die Herstellung der kugeligen Ringfläche des Schaltnockens sowie des in die seitlichen Flächen überleitenden, dem Kugel- Durchmesser folgenden Radius kann nur durch aufwendiges Form­ fräsen erfolgen. Auch in geschaltetem Zustand kommt es nur zu einer punktuellen Berührung zwischen Schaltnut und Schaltnocken, was infolge der ständigen Vibrationen zu erhöhtem Verschleiß der tangierenden Teile führen kann.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, die Fertigung des Schaltfingers zu ver­ billigen sowie eine stabilere Linienberührung herbeizuführen.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.

Bei dem Schaltnocken nach der Erfindung wird durch diejenige zylindrische Nockenfläche, welche eine Nockenkante begrenzt und deren Zylinderachse mit der Zentralachse des Schaltnockens zu­ sammenfällt, gewährleistet, daß der Schaltnocken beim Betätigen der betreffenden Schaltschiene mit der zugehörigen Nutseitenwand in eine Linienberührung gelangt.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen des Schaltnockens nach der Erfindung zum Gegenstand.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsformen. In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 einen Vorrichtungsteil einer Schaltvorrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes in einem Zustand, in welchem ein Schaltnocken eines Schaltfingers nach der Erfindung in eine Schaltnut einer in einer Neutralstellung befind­ lichen Schaltstange eingreift,

Fig. 1a den Vorrichtungsteil von Fig. 1 in einer Gangstellung, in welcher eine von der Schaltstange betätigte Gang­ kupplung das Losrad der dem betreffenden Gang zuge­ hörigen Zahnradstufe mit seiner Welle gekuppelt hat,

Fig. 1b einen Schnitt durch den in der Gangstellung befindlichen Vorrichtungsteil von Fig. 1 nach der Linie Ib-Ib in Fig. 1a,

Fig. 2 eine Ansicht des in der Neutralstellung befindlichen Vor­ richtungsteiles von Fig. 1, gesehen in Pfeilrichtung II von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch den in der Neutralstellung befind­ lichen Vorrichtungsteil von Fig. 1 gemäß Linie III-III von Fig. 1,

Fig. 3a eine Darstellung entsprechend der Fig. 3 einer Variante des Schaltnockens nach der Erfindung,

Fig. 4 bis 6 eine geometrische Abbildung der Nockenkanten bei dem Schaltnocken nach der Erfindung in drei den Fig. 1 bis 3 entsprechenden Ansichten,

Fig. 7 bis 9 eine Darstellung der Nockenkanten entsprechend den Fig. 4 bis 6, wobei sich der Schaltnocken und die ergänzend dargestellte Schaltschiene in einer Gangstellung ent­ sprechend den Fig. 1a und 1b befinden, und

Fig. 10 eine der Fig. 1a entsprechende Darstellung eines Vor­ richtungsteiles mit einem Schaltnocken nach dem Stand der Technik.

Ein um einen Gelenkpunkt 45 oder eine Achse 46-46 schwenkbarer Schaltfinger 12 hat an seinem anderen Ende einen Schaltnocken 11, welcher jeweils in eine Schaltnut 25 von drei Schaltstangen 26, 27 oder 28 eingreift.

In der vereinfachten Form stellt der Schaltnocken 11 eine kreis­ förmige Scheibe mit dem Radius R1 und der zugehörigen Zylinder­ achse, welche mit einer Zentralachse 21-21 zusammenfällt, dar. Nach dem Grundgedanken der Erfindung ist zum hakelfreien Wählen der gewünschten Schaltnut 25 ein Radius R2 erforderlich, welcher entlang einer zu der Schaltnutfläche 23 parallelen Zylinderachse 40-40 in Ebenen 90° zu dieser die beiden Ringkanten 47 und 48 des Radius R1 verrundet.

Nach Fig. 1 ist R2 1/2 D, wobei D die in den Richtungen der Zentralachse 21-21 gemessene Breite des Schaltnockens 11 ist. Denkbar ist auch die beidseitige Anbringung von Radien R3 und R4 nach Fig. 3a, wobei diese 1/2 D sind, dabei ist vorzugsweise R3 = R4 anzustreben.

Wird nun der Schaltfinger 12 mit dem Schaltnocken 11 um den Win­ kel A geschwenkt (Fig. 1a), so wird aus der Punktberührung in der Neutralstellung (Fig. 1) sehr schnell eine Linienberührung, wie sie im Schnitt Ib-Ib (Fig. 1b) dargestellt ist.

Die Herstellung der zur Zylinderachse 40-40 parallelen Nocken­ flächen 30 mit den Radien R2 oder R3 oder R4 erfolgt durch ein­ faches lineares und achsparalleles Drehen, Räumen, Schleifen, Stoßen, Hobeln, Prägen oder Fräsen.

In den Fig. 4 bis 6 ist der als kreisförmige Scheibe ausgebil­ dete Schaltnocken 11 des Schaltfingers 12 mit dem Radius R1 in drei Ansichten dargestellt.

Der in waagerechten Ebenen entlang der Zylinderachse 40-40 wirkende Radius R2 erzeugt in der Durchdringung der kreis­ förmigen Scheibe Nockenkanten 13 und 14 als Begrenzungslinien der zylindrischen Nockenflächen 30 und 31.

Die Zylinderachsen 40-40 und 41-41 sind parallel zur Symmetrie­ ebene 22-22 des Schaltfingers 12 und diese wiederum in der Neu­ tralstellung 29 der Schaltstangen 26 bis 27 parallel zu den Schaltnutenflächen 23 und 24 der Schaltnuten 25.

In der dargestellten Ausführung ist R2 < 0,5 D, außerdem tangiert die mit R2 gebildete Nockenfläche 30 und 31 im Punkt P die zy­ lindrische Nockenfläche 38 mit dem Radius R1. Es kommt somit in der Neutralstellung des Schaltfingers 12 zu einer Punktberührung zwischen dem Schaltnocken 11 und der Schaltnutfläche 23 oder 24. Wird jedoch, wie in den Fig. 7 bis 9 dargestellt, der Schalt­ finger 12 in seinem Mittelpunkt 45 oder in der Achse 46-46 um den Winkel A geschwenkt, so berührt der Schaltnocken 11 die Schaltnutfläche 24 nicht mehr im Punkt P, sondern in Form einer Linienberührung mit der Berührungslänge L an einer anderen Stel­ le des Schaltnockens 11.

Handschaltgetriebe besitzen eine neutrale Gasse, in der Regel für den 3. und 4. Gang. Um diese zu verlassen, muß eine federnde Kraft überwunden werden. Wird nun ein benachbarter Gang einge­ legt, so kommt es zu einer Anlage des Schaltnockens des Schalt­ fingers an der Seitenfläche der benachbarten neutralen Schalt­ stange.

In Fig. 10 ist ein Schaltnocken mit gerundeter Mantelfläche nach dem Stand der Technik dargestellt. In Fig. 1a ist die Nockenflä­ che 32 seitlich durch die Begrenzungslinie 49 gemäß der Erfin­ dung geradlinig. Aus Gründen des möglichst geringen Verschleißes versucht man, die Anlageflächen möglichst groß zu machen. Dies gelingt im Sinne der Erfindung: Anlagefläche 50 ist größer als Anlagefläche 51.

Wesentlich für den Schaltnocken 11 nach der Erfindung ist es, daß durch einen scheibenförmigen zylindrischen Grundkörper mit der Zentralachse 21-21 symmetrisch zu einer die Zentralachse 21-21 enthaltenden Symmetrieebene 22-22 liegende zylindrische Nockenflächen 38 und 39 zur Verfügung gestellt sind, welche mit einem Radius R1 konzentrisch zur Zentralachse 21-21 verlaufen. Weiterhin ist es wesentlich für den Schaltnocken 11 nach der Er­ findung, daß zusätzliche zylindrische Nockenflächen 30, 31 und 32, 33 vorgesehen sind, welche zusammen mit den ersten zylin­ drischen Nockenflächen 38 und 39 Nockenkanten 13, 14 und 15, 16 begrenzen, welche mit gleichbleibenden Abstand R1 zur Zentral­ achse 21-21 verlaufen und symmetrisch zur Symmetrieebene 22-22 angeordnet sind. Die Zylinderachsen 40-40 und 41-41 dieser zu­ sätzlichen Nockenflächen 30, 31 und 32, 33 liegen parallel zur Symmetrieebene 22-22 und senkrecht zur Zentralachse 21-21. Während bei der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 die zusätz­ lichen zylindrischen Nockenflächen 30 und 32 auf der einen Stirnseite des scheibenförmigen Grundkörpers und die zusätz­ lichen zylindrischen Nockenflächen 31 und 33 auf der anderen Stirnseite des Grundkörpers auch symmetrisch zu der zur Symmetrieebene 22-22 senkrecht liegenden Mittelebene 44-44 des Schaltnockens 11 angeordnet und ausgebildet sind, können bei der Ausführungsform der Fig. 3a einige oder alle Symmetrien der zusätzlichen zylindrischen Nockenflächen 34 bis 37, welche mit den zur Zentralachse 21-21 konzentrisch liegenden Nockenflächen 38 und 39 die Nockenkanten 17 bis 19 bilden, hinsichtlich ihrer Radien R3, R4 zur zugehörigen Zylinderachse (42), (43) - nicht dargestellt - beliebig gestaltet sein, sofern die Bedingung von Patentanspruch 1 eingehalten ist.

Bei den Gangstellungen der Fig. 1a und 10 sind die beiden Schaltschienen 26 und 27 um den Weg H gegeneinander versetzt, was naturgemäß auch für die Nutseitenwände 24 ihrer Schaltnuten 25 gilt. Der Schaltnocken 11 nach der Erfindung bzw. der Schalt­ nocken 11-1 nach dem Stand der Technik sind durch Federeingriff einer Rückstellfeder gegen die in Neutralstellung befindliche Schaltstange 26 gedrückt. Der Überdeckungsbereich der aneinander stoßenden Stirnflächen der Schaltstange 26 und des Schaltnockens 11 bzw. 11-1 ist durch die jeweilige Schraffur 50 bzw. 51 deut­ lich gemacht.

Bei dem Schaltnocken 11-1 nach dem Stand der Technik sind die Nockenkanten 13 (14)-1 und 15 (16)-1 durch Kreisbögen eines kugelförmigen Grundkörpers gebildet, der an seinen in den Richtungen der Zentralachse 21-21 liegenden Enden durch zur Mittelebene 44-44 parallele Stirnflächen 52 abgeplattet ist.

Claims (3)

1. Schaltnocken eines Schaltfingers für eine Schaltvorrichtung eines Wechselgetriebes, bei dem Nockenkanten, die relativ zu einer geometrischen Zentralachse des Schaltnockens unter einem gleichbleibenden radialen Abstand verlaufen, symmetrisch zu einer Symmetrieebene des Schaltnockens angeordnet und jeweils mit einer benachbarten Nutseitenwand einer Schaltnut einer Schaltstange in Eingriff bringbar sind, und bei dem die Symme­ trieebene in einer Neutralstellung der Schaltstange zu den Nut­ seitenwänden parallel liegt und jede Nockenkante durch eine zy­ lindrische Nockenfläche und eine angrenzende weitere rotations­ symmetrische Nockenfläche gebildet wird, wobei die Zylinderachse der zylindrischen Nockenfläche in der Neutralstellung der Schaltstange parallel zu den Nutseitenwänden liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Neutralstellung (Fig. 1) der Schaltstange (27) parallel zu den Nutseitenwänden (23, 24) liegende Zylinderachse (40-40 oder 41-41 oder 42 oder 43) sowohl parallel zur Symme­ trieebene (22-22) als auch senkrecht zur Zentralachse (21-21) des Schaltnockens (11) ausgerichtet ist, und daß die weitere Nockenfläche (38 oder 39) ebenfalls zylindrisch ist, wobei die Zylinderachse der weiteren Nockenfläche (38 oder 39) mit der Zentralachse (21-21) zusammenfällt.

2. Schaltnocken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Zentralachse (21-21) senkrecht ausgerichtete Zylin­ derachse (40-40 oder 41-41) in einer zur Symmetrieebene (22-22) senkrechten Mittelebene (44-44) des Schaltnockens (11) liegt.

3. Schaltnocken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (R2) derjenigen Nockenfläche (30 oder 31 oder 32 oder 33), deren Zylinderachse (40-40 oder 41-41) zur Zentral­ achse (21-21) senkrecht ausgerichtet ist, größer ist als die halbe Breite (D) des Schaltnockens (11), gemessen in den Rich­ tungen der Zentralachse (21-21).