DE69022767T2

DE69022767T2 - Schaltmechanismus mit einer einzigen Schaltstange.

Info

Publication number: DE69022767T2
Application number: DE69022767T
Authority: DE
Inventors: Joseph Douglas Reynolds
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1989-04-24
Filing date: 1990-04-05
Publication date: 1996-03-14
Anticipated expiration: 2010-04-06
Also published as: JP3023561B2; BR9001933A; EP0395241A3; TR27533A; JPH0366978A; DE69022767D1; CN1021248C; ES2077642T3; ZA903057B; EP0395241B1; CN1046793A; US4920815A; AU624296B2; KR900015976A; EP0395241A2; AU5381290A; KR950003218B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schaltmechanismus für ein Wechselganggetriebe oder den Hauptgetriebeabschnitt eines zusammengesetzten oder Gruppen- Getriebes von der Bauart, bei der ausgewählte Zahnrad- oder Gangverhältnisse in Eingriff und aus dem Eingriff gebracht werden durch axial bewegliche Zahnräder und/oder mit einem Zahnrad in Eingriff kommende Klauenkupplungsglieder. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Schaltmechanismus von der beschriebenen Bauart, die eine einzige Schaltstange zum wahlweisen Eingriff von drei oder mehr Gängen bzw. Gangverhältnissen verwendet, die jeweils für sich wahlweise in Eingriff gebracht werden können.

Beschreibung des Standes der Technik

Einzelstangenschaltmechanismen zum Auswählen und Ineingriffbringen der auswählbaren Gänge bzw. Verhältnisse eines mechanischen Fahrzeuggetriebes mit mehreren Gängen sind in der Technik bekannt, wie bei Bezugnahme auf das deutsche Patent Nr. l 011 736 und US-Patent Nr. 4,621,537 gesehen werden kann, welches den Stand der Technik darstellt und den Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart. Derartige Mechanismen sind in gewissen Situationen Verbesserungen bezüglich Einrichtungen mit mehrfachen parallelen Schaltschienen, wie sie in den US-Patenten Nr. 4,445,393; 4,275,612; 4,584,895 und 4,722,237 gezeigt sind, da sie weniger Teile benötigen, eine einzige sich bewegende Stange verwenden, was die Verwendung verbesserter Lager und Oberflächenbehandlungen wirtschaftlicher macht, weniger Platz benötigt, eine leichtere Steuerung oder Kontrolle eines Hilfsgetriebes gestattet und/oder ein leichteres und wirtschaftlicheres Abfühlen des Leerlauf- oder Neutralzustandes und des geschalteten oder Gang-Zustands des Getriebes gestattet.
Während herkömmliche Einzelstangenschaltmechanismen in gewissen Situationen zweckmäßig waren, waren sie nicht vollständig zufriedenstellend, da die Naben- oder Blockteile der verschiedenen Schaltgabeln erforderten, daß mehrere, sich axial erstreckende Schlitze radial durch die Nabe schneiden, und zwar von der Innendurchmesseroberfläche zu der Außendurchmesseroberfläche davon, was die Naben schwächen könnte und was in gewissem Maße schwierig und teuer herzustellen war.
Ferner verwendeten herkömmliche Einzelstangenschaltmechanismen ziemlich komplizierte Querstangenmechanismen, die die verschiedenen Rast- und Anschlagmechanismen umfaßten, und somit keine leichte Umwandlung des Getriebes für sowohl Direkt-Schaltkonfigurationen als auch entfernte bzw. ferngesteuerte Schaltkonfigurationen gestatteten.

Zusammenfassung der Erfindung

In Übereinstimmung mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die in Anspruch 1 definiert ist, wurden die Nachteile des Stands der Technik minimiert oder überwunden durch das Vorsehen eines Einzelstangenschaltmechanismus, der leichter und kostengünstiger herzustellen ist und der leicht anpaßbar ist für direkte als auch entfernte bzw. ferngesteuerte Schaltkonfigurationen.
Das Obige wird gemäß einem Merkmal der Erfindung erreicht durch Verwendung von sich axial erstreckenden Schlitzen, die sich über die gesamte Axiallänge der Naben oder Nabenteile erstrecken und somit durch Räumen leicht hergestellt werden können, keine Endbearbeitung durch Schleifen benötigen und die Nabenteile nicht schwächen. Dieses Merkmal für sich selbst genommen, ist aus DE-B-1 011 736 bekannt. Ferner sind alle erforderlichen Rast- und Anschlagmechanismen integral mit den verschiedenen Naben und dem Schaltblock ausgebildet und somit ist nur eine einfache Buchse in dem Schaltblock für eine Kugel- und Buchsenverbindung bzw. eine Kugelpfanne bzw. ein Kugelzapfenlager erforderlich, um den Schaltmechanismus mit einem direkten oder entfernten bzw. ferngesteuerten Schaltbetätiger zu verbinden
Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen neuen und verbesserten Einzelstangenschaltmechanismus vorzusehen.
Diese und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der genauen Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen deutlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Verbund- oder Gruppengetriebes mit einem Hilfsabschnitt der Bereichs- oder Schaltbauart, wobei das Getriebe den Einzelstangenschaltmechanismus der vorliegenden Erfindung verwendet.
Fig. 1A ist eine schematische Darstellung der Schaltmechanismen des Getriebes von Fig. 1.
Fig. 1B ist eine schematische Darstellung des Schaltmusters des Getriebes von Fig. 1.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Einzelstangenschaltmechanismus der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine Draufsicht des Schaltmechanismus der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4A-4C sind eine Matrix, die die Positionen der Stange und der Schlüssel bzw. Keile relativ zu den verschiedenen Schaltnabenteilen zeigen, und zwar für jede Auswahlposition des Schaltmechanismus der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf den Verriegelungsschlüssel oder -keil.
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf eine der Schaltgabeln.
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht des Schaltmechanismus der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Es wird eine gewisse Terminologie in der folgenden Beschreibung verwendet aus Gründen der leichteren Bezugnahme und nicht in beschränkendem Sinne. Die Worte "nach oben", "nach unten", "nach rechts" und "nach links" bezeichnen Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Die Worte "nach vorn", "nach hinten" beziehen sich jeweils auf die vorderen und hinteren Enden des Getriebes, wie es herkömmlicherweise in ein Fahrzeug eingebaut ist, wobei die Enden jeweils auf der linken bzw. rechten Seite des Getriebes sind, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Die Worte "nach innen" und "nach außen" beziehen sich auf Richtungen zu der geometrischen Mitte der Einrichtung und der bezeichneten Teile davon hin bzw. von dort weg. Diese Terminologie wird die oben besonders erwähnten Worte, Ableitungen davon und Worte ähnlichen Inhalts umfassen.
Der Ausdruck "Verbund- oder Gruppengetriebe" wird verwendet, um ein Wechselganggetriebe zu bezeichnen mit einem Hauptgetriebeabschnitt für mehrere Vorwärtsgänge und einem Hilfsgetriebeabschnitt mit mehreren Geschwindigkeiten oder Gängen, die in Serie bzw. Reihe verbunden sind, wodurch die ausgewählte Zahnrad- oder Ganguntersetzung des Hauptgetriebeabschnitts verbunden werden kann mit einer ausgewählten Zahnrad- oder Ganguntersetzung des Hilfsgetriebeabschnitts. "Synchronisierte Kupplungsanordnung" und Worte ähnlicher Bedeutung sollen eine Kupplungsanordnung bezeichnen, die verwendet wird, um in nicht-drehender Weise ein ausgewähltes Zahnrad mit einer Welle zu koppeln, und zwar mittels einer positiven oder Klauenkupplung, bei der ein versuchter Eingriff der Kupplung verhindert wird, bis die Glieder der Kupplung in im wesentlichen synchroner Drehung sind, und Reibungsmittel mit relativ großer Kapazität werden zusammen mit den Kupplungsgliedern verwendet und sind ausreichend bei Initiierung oder Einleitung eines Kupplungseingriffs, um zu bewirken, daß sich die Kupplungsglieder und alle damit drehenden Glieder mit im wesentlichen synchroner Geschwindigkeit oder Drehzahl drehen.
Der Ausdruck Getriebe, wie er hier verwendet wird, soll sich entweder auf ein einfaches Getriebe oder auf den Hauptgetriebeabschnitt eines Verbund- oder Gruppengetriebes beziehen.
Bezugnehmend auf die Fig. 1, 1A und 1B ist ein Verbund- oder Gruppengetriebe 10 der Schaltbauart gezeigt, bei dem der Schaltmechanismus der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise verwendet wird. Das Verbundgetriebe 10 weist einen Hauptgetriebeabschnitt 12 mit mehreren Gängen auf, der in Serie oder Reihe mit einem Hilfsabschnitt 14 der Schaltbauart bzw. mit Gängen verbunden ist. Das Getriebe 10 ist in einem Gehäuse H aufgenommen und umfaßt eine Eingangswelle 16, die durch einen Primärbeweger, wie beispielsweise den Dieselmotor E, angetrieben wird, und zwar über eine wahlweise gelöste und normalerweise in Eingriff stehende Reibungshauptkupplung C mit einem Eingabe- oder Antriebsteil 18, der in antreibender Weise mit der Motorkurbelwelle 20 verbunden ist, und einem angetriebenen Teil 22, der drehbar an der Getriebeeingangswelle 16 befestigt ist.
Im Hauptgetriebeabschnitt 12 trägt die Eingangswelle 16 ein Eingangszahnrad 24, um gleichzeitig eine Vielzahl von im wesentlichen identischen Vorgelegewellenanordnungen 26 und 26A mit im wesentlichen identischen Drehgeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen anzutreiben. Die zwei im wesentlichen identischen Vorgelegewellenanordnungen sind auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Hauptwelle 28 vorgesehen, die allgemein koaxial mit der Eingangswelle 16 ausgerichtet ist. Jede Vorgelegewellenanordnung weist eine Vorgelegewelle 30 auf, die durch Lager 32 und 34 im Gehäuse H getragen wird, von dem nur ein Teil schematisch dargestellt ist. Jede der Vorgelegewellen ist mit einer identischen Gruppe bzw. einem identischen Satz von Vorgelegewellenzahnrädern 38, 40, 42, 44, 46 und 48 versehen, die zur Drehung damit angebracht bzw. daran befestigt sind. Eine Vielzahl von Hauptwellenzahnrädern 50, 52, 54, 56 und 58 umgeben die Hauptwelle 28 und können selektiv je einzeln an die Hauptwelle 28 gekuppelt werden zur Drehung damit, und zwar mittels Gleitkupplungskragen bzw. -muffen 60, 62, und 64, wie es in der Technik bekannt ist. Der Kupplungskragen 60 kann auch verwendet werden zum Kuppeln des Eingangszahnrads 24 an die Hauptwelle 28, um eine Direktantriebsbeziehung zwischen der Eingangswelle 16 und der Hauptwelle 28 vorzusehen.
Typischerweise sind die Kupplungskragen 60, 62 und 64 axial mittels Schaltgabeln 60A bzw. 62A bzw. 64A axial positioniert, die mit der Schaltgehäuseanordnung 70 assoziiert sind, wie es in der Technik bekannt ist. Die Kupplungskragen 60, 62 und 64 können von der auf bekannte Art wirkenden Bauart der synchronisierten oder nicht-synchronisierten, doppelt wirkenden Klauenkupplung sein.
Das Hauptwellenzahnrad 58 ist der Rückwärtsgang und steht in ständigem ineinandergreifendem Eingriff mit den Vorgelegen bzw. Vorgelegewellenzahnrädern 48 mittels herkömmlicher Zwischenlaufzahnräder (nicht gezeigt). Es sei auch bemerkt, daß während der Hauptgetriebeabschnitt 12 fünf auswählbare Vorwärtsgänge oder -geschwindigkeitsverhältnisse vorsieht, der niedrigste Vorwärtsgang, insbesondere derjenige, der durch antriebsmäßiges Verbinden des Hauptwellenzahnrads 56 mit der Hauptwelle 28 vorgesehen wird, häufig eine derartig hohe Untersetzung besitzt, daß er als ein Niedrig- oder "Kriech-"-gang betrachtet werden muß, der nur zum Anfahren eines Fahrzeugs unter schwierigen Bedingungen verwendet wird und üblicherweise in dem hohen Getriebebereich nicht verwendet wird. Während der Hauptgetriebeabschnitt 12 fünf Vorwärtsgänge vorsieht, wird er daher üblicherweise als ein "Vier plus Eins"-Hauptabschnitt bezeichnet, da nur vier der Vorwärtsgänge mit dem Hilfsschaltgetriebeabschnitt 14 verbunden werden, der damit verwendet wird.
Die Klauenkupplungen 60, 62 und 64 sind Drei-Positions- Kupplungen, da sie in einer mittigen Nicht-Eingriffsposition wie gezeigt oder in einer vollständig nach rechts bewegten Eingriffsposition oder einer vollständig nach links bewegten Eingriffsposition mittels eines Schalthebels 72 positioniert werden können. Wie bekannt ist, kann zu einem gegebenen Zeitpunkt nur eine der Kupplungen 60, 62 und 64 in Eingriff gebracht werden und Hauptabschnittsverriegelungsmittel sind vorgesehen, um die anderen Kupplungen in dem Neutralzustand zu verriegeln.
Der Hilfsschaltgetriebeabschnitt 14 umfaßt zwei im wesentlichen identische Hilfs-Vorgelegewellenanordnungen 74 und 74A, die jeweils eine Hilfsvorgelegewelle 76 aufweisen, die von Lagern 78 und 80 im Gehäuse H getragen wird und zwei Hilfsabschnittsvorgelegewellenzahnräder bzw. -vorgelege 82 und 84 zur Drehung damit trägt. Die Hilfsvorgelegewellenzahnräder 82 stehen ständig in ineinandergreifendem Eingriff mit dem Bereichs-/Ausgangszahnrad 86 und tragen dieses, während die Hilfsabschnittsvorgelegewellenzahnräder 84 ständig in ineinandergreifendem Eingriff mit dem Ausgangszahnrad 88 stehen, das an der Getriebeausgangswelle 90 befestigt ist.
Eine synchronisierte Klauenkupplungsanordnung 92 mit zwei Positionen, die axial mittels der Schaltgabel 94 und der Bereichsabschnittsschaltbetätigeranordnung 96 axial positioniert wird, ist vorgesehen zum Kuppeln von entweder dem Zahnrad 86 an die Hauptwelle 28 für Niedrigbereichsbetrieb oder von dem Zahnrad 88 an die Hauptwelle 28 für direkten oder Hochbereichsbetrieb des Verbundgetriebes 10. Das Schaltmuster für das Getriebe 10 der Verbundbereichsbauart ist schematisch in Fig. 1B gezeigt. Die Auswahl von Niedrig- oder Hochbereichsbetrieb des Getriebes 10 erfolgt mittels eines durch eine Bedienungsperson betätigten Schalters oder Knopfs 98, der üblicherweise am Schalthebel 72 angeordnet ist. Alternativ kann eine Hilfsschalteinrichtung eines "Doppel-H-" Typs verwendet werden.
0bwohl der Hilfsabschnitt 14 des Bereichstyps als ein Zwei-Geschwindigkeits-Bereich dargestellt ist unter Verwendung eines Stirn- oder Schräg- bzw. Schraubenradgetriebes, ist verständlich, daß die vorliegende Erfindung auch auf Getriebe der Bereichs- oder Schaltbauart anwendbar ist, die kombinierte Hilfsabschnitte der Zusatzgruppen-/Bereichsbauart mit drei oder mehr auswählbaren Bereichs- oder Gangverhältnissen und/oder Planetengetriebe verwenden. Wie oben angedeutet wurde, können auch eine oder mehrere der Kupplungen 60, 62 oder 64 synchronisierte Klauenkupplungen sein und die Getriebeabschnitte 12 und/oder 14 können von der Bauart mit einer einzigen Vorgelegewelle sein.
Der Einzelstangenschaltmechanimus 100 der vorliegenden Erfindung ist in größerer Einzelheit bei Bezugnahme auf die Fig. 2-7 zu sehen. Der Schaltmechanismus 100 umfaßt ein Blockglied 102, das eine einfache Buchse oder Pfanne 104 definiert zum Bilden einer Kugel- und Buchsen-Verbindung bzw. eines Kugelzapfenlagers mit entweder einem direkten oder einem entfernten bzw. ferngesteuerten Schaltbetätiger (nicht gezeigt). Direkte Schaltbetätiger, wie beispielsweise Schalthebel-/Turmmechanismen, die bei herkömmlichen Lastwagen und Zugmaschinen verwendet werden und entfernt gelegene oder ferngesteuerte Schaltbetätiger von der Bauart, die in Lastwagen und Zugmaschinen verwendet werden, bei denen die Kabine über dem Motor angeordnet ist, sind beide in der Technik bekannt, wie durch Bezugnahme auf US-Patente Nr. 3,799,002; 3,934,485; 4,290,515; 4,275,612 und 4,543,843 gesehen werden kann.
Der Schaltmechanismus 100 der vorliegenden Erfindung ist konstruiert zur Verwendung in einem Fahrzeuggetriebe, wie beispielsweise dem Getriebe 10, das eine Anzahl von auswählbaren, in Eingriff bringbaren Gangverhältnissen aufweist, die jeweils zum Eingriff durch axiale Bewegung eines Kupplungsglieds in Eingriff mit einem entsprechenden Klauenkupplungsglied mittels Schaltgabeln, wie beispielsweise den Schaltgabeln 60A, 62A und 64A, gedacht sind. Die Schaltgabeln sind wirksam zum axialen Positionieren eines ausgewählten Kupplungskragens in entgegengesetzten axialen Richtungen von der mittigen Nicht-Eingriffsposition davon, wie in Fig. 1 gezeigt ist.
Der Schaltmechanismus 100 umfaßt eine Stange bzw. einen Schaft 106, die bzw. der in dem Gehäuse H zur Drehung um seine Achse 108 und zur axialen Bewegung entlang der Achse 108 angebracht ist. Dazu ist die Stange 106 mit Teilen 110 und 112 mit vermindertem Durchmesser versehen, die auf Nadelwälzlagern 114 und 116 angebracht sind, die in dem Gehäuse H vorgesehen sind.
Die Stange 106 trägt die drei Schaltgabeln 60A, 62A und 64A. Jede der Schaltgabeln umfaßt einen nabenähnlichen Teil 118, 120 und 122, die mit durchgehenden Bohrungen 124 bzw. 126 bzw. 128 versehen sind, durch die die Stange 106 aufgenommen wird. Die inneren Bohrungen besitzen einen Durchmessser 130, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser 132 des Mittelteils 134 der Stange 106.
Der Schaltmechanismus 100 umfaßt auch einen Satz erster Zähne oder Schaltzähne, die vom Außendurchmesser 136 der Welle radial nach außen ragen und axial und umfangsmäßig bezüglich der Stange 106 festgelegt bzw. befestigt sind. Die Schaltzähne sind auf der Stange 106 so angeordnet, daß jede der Naben 118, 120 und 122 axial zwischen zwei benachbarte Zähne paßt. Entsprechend gibt es in der gezeigten Anordnung vier Schaltzähne 138, 140, 142 und 144. Um die Zähne in günstiger Weise zu bilden, wird ein Schaltzahnschlüssel oder -keil 146 vorgesehen, der in einer entsprechenden, sich axial erstreckenden Nut 148 aufgenommen ist, die in dem Mittelteil 134 der Stange 106 vorgesehen ist. Die Zähne 138, 140, 142 und 144 stehen von der gleichen Seite des Schlüssels bzw. Keils 146 vor, dessen Basisabschnitt in der Nut 148 aufgenommen ist.
Der Schaltmechanismus 100 umfaßt auch einen zweiten Satz oder Verriegelungssatz von Zähnen, die ferner von dem Mittelteil 134 der Stange 106 radial nach außen vorstehen und umfangsmäßig daran befestigt sind, aber axial relativ dazu beweglich sind. Der zweite Satz oder Verriegelungsatz von Zähnen ist axial beweglich bezüglich der Stange 106 und ist axial festgelegt bezüglich des Gehäuses H. Wie beim ersten Satz von Zähnen ist jede der Naben zwischen zwei benachbarten Verriegelungszähnen angeordnet. Der Verriegelungsatz von Zähnen umfaßt die Zähne 150, 152, 154 und 156. Wie bei Bezugnahme auf Fig. 5 zu sehen ist, sind die Verriegelungszähne auf einem einzigen Verriegelungsschlüssel oder -keil 158 vorgesehen, der einen Basisteil 160 besitzt, welcher gleitbar in einer sich axial erstreckenden Nut 162 aufgenommen ist, die in der Stange 106 vorgesehen ist. Vorzugsweise liegen die Nuten 148 und 162 diametral gegenüber auf der Stange 106. Da die axial äußeren Enden 164 und 166 der Verriegelungskeile 150 bzw. 156 so konstruiert sind, daß sie an Oberflächen 168 und 170 des Getriebegehäuses H anstoßen, sind alle Verriegelungszähne, die durch den Keil 160 definiert werden, bezüglich des Gehäuses H axial festgelegt.
Jeder der Nabenteile 118, 120 und 122 der Schaltgabeln 60A bzw. 62A bzw. 64A ist mit einer Vielzahl von Nuten versehen, die sich von den Innendurchmesserbohrungsoberflächen davon radial nach außen erstrecken und sich axial über das gesamte axiale Ausmaß jedes Nabenteils erstrecken. Demgemäß können die Nuten mittels der relativ kostengünstigen und akkuraten bzw. genauen Herstellungstechnik des Räumens vorgesehen werden.
Jede der Nuten besitzt eine Abmessung, so daß, wenn sie mit einem der Schalt- oder Verriegelungskeile umfangsmäßig ausgerichtet ist, der ausgerichtete Keil innerhalb der Nut aufgenommen werden kann, was eine relative Axialbewegung zwichen der Nabe und dem ausgerichteten Zahn gestattet.
Der Nabenteil 118 der Schaltgabel 60A ist, wie in Fig. 6 zu sehen ist, mit einer Nut 174 und einer Nut 176 mit doppelter Breite versehen. Der Nabenteil 120 der Schaltgabel 62A ist mit Nuten 178, 180 und 182 versehen. Der Nabenteil 122 der Schaltgabel 64A ist mit einer Nut 184 und einer Nut 186 mit doppelter Breite versehen.
Eine axiale Versetzung und Drehung der Stange 106 relativ zu dem Gehäuse H wird gesteuert durch einen (nicht gezeigten) entfernt gelegenen oder direkten Schaltbetätiger, der auf den Buchsenverbinder des Blockglieds 102 wirkt, der axial und drehmäßig an der Stange 106 festgelegt bzw. befestigt ist, wie beispielsweise mittels der Einstellschraube 188. Es sei bemerkt, daß der Schaltzahn einen Vorsprung 190 für einen Sitz innerhalb einer Kerbe 192 trägt, die in dem Blockglied 102 vorgesehen ist, wodurch der Keil 146 und die Schaltzähne 138, 140, 142 und 144 axial bezüglich der Stange 106 festgelegt sind. Es sei auch bemerkt, daß der Verriegelungskeil 158 eine Vielzahl von sich nach außen erstreckenden, halbkreisförmigen Ausnehmungen 194 trägt zum Zusammenwirken mit einer federvorgespannten Rastkugel 196, die von einem Rastmechanismus 198 des Blockglieds 102 getragen ist, um eine Anzeige der axialen Bewegung der Stange 106 relativ zu dem Gehäuse vorzusehen, und zwar aus der neutralen Mittelposition davon in eine axial versetzte geschaltete oder Gangposition davon. Abgesehen von der elastischen Wirkung zwischen der Rastkugel 196 und den Ausnehmungen 194 ist der Verriegelungskeil 158 axial völlig bewegbar bezüglich der Stange 106 und dem Blockmechanismus 102, der axial an der Stange 106 befestigt bzw. festgelegt ist.
Die Nuten in den verschiedenen Nabenteilen der verschiedenen Schaltgabelglieder sind derart angeordnet, daß für jede der drei Auswahlpositionen des Schaltmechanismus 100 die Nuten aller Nabenteile außer dem Nabenteil, der axial bewegt werden soll, in umfangsmäßiger Fehlausrichtung mit den Verriegelungszähnen sind, während eine der Nuten in dem Nabenteil der Schaltgabel, die axial bewegt werden soll, mit den Verriegelungszähnen ausgerichtet ist, was gestattet, daß die Schaltgabel bezüglich des Gehäuses axial bewegt wird. Ferner ist mindestens eine Nut in den Nabenteilen aller Schaltgabeln außer der Schaltgabel, die axial bewegt werden soll, mit den Schaltzähnen ausgerichtet, was gestattet, daß die Stange 106 axial relativ zu diesen Schaltgabeln bewegt wird, während keine der Nuten in dem Nabenteil der Schaltgabel, die axial bewegt werden soll, mit den Schaltzähnen ausgerichtet ist, wodurch diese Schaltgabel axial mit den Schaltzähnen auf beiden axialen Seiten davon in Eingriff kommen wird für eine axiale Bewegung mit der Schaltstange 106.
Die Wechselwirkung der verschiedenen Zähne und Nuten kann gesehen werden bei Bezugnahme auf die Fig. 4A-4C. Die Fig. 4A-4C definieren eine 3 x 3-Matrix, die die relativen Positionen der Verriegelungszähne, der Schaltzähne und der Nuten auf dem Nabenteil für verschiedene Betriebsbedingungen oder -zustände des Schaltmechanismus 100 zeigt. Die erste Reihe oder Zeile zeigt den Nabenteil 122 für verschiedene Drehpositionen der Schaltstange 106. Die zweite Zeile zeigt den Nabenteil 120 für verschiedene Drehpositionen der Schaltstange 106 und die dritte Reihe zeigt den Nabenteil 118 für die verschiedenen Drehpositionen der Schaltstange 106. Die erste Spalte zeigt die Position der Schaltstange 106 in der Auswahlposition zum Einlegen oder Herausnehmen von entweder dem Rückwärtsgang oder dem Niedriggeschwindigkeitsgang. Die zweite Spalte zeigt die Position der Schaltstange zum Einlegen oder Herausnehmen von entweder dem ersten oder dem zweiten Gang. Die dritte Spalte zeigt die Position der Schaltstange 106 bezüglich der verschiedenen Nabenteile der Schaltstange in der Schaltstangenposition zum Einlegen oder Herausnehmen von entweder dem dritten oder dem vierten Gang. Die verschiedenen Ansichten, die in den Fig. 4A-4C gezeigt sind, sind Schnittansichten, und zwar von hinten bezüglich des Getriebe- oder Schaltmechanismus, wie in Fig. 1 zu sehen ist.
Als Beispiel wird unter der Annahme, daß die Betriebsperson die Stange 106 drehmäßig zur Auswahl des Einlegens oder Herausnehmens von entweder dem ersten oder dem zweiten Gang positioniert hat, die Stange 106 drehmäßig so positioniert sein, wie es in der zweiten Spalte gezeigt ist. In dieser Position werden die Verriegelungszähne 156 und 154 nicht in Ausrichtung mit der Nut 184 des Nabenteils 122 sein, und somit wird die Schaltgabel 64A axial verriegelt sein, bezüglich des Gehäuses H. In ähnlicher Weise werden die Verriegelungszähne 152 und 150 nicht in Ausrichtung mit der Nut 174 sein und die Schaltgabel 60A wird axial verriegelt sein bezüglich des Gehäuses H. Die Verriegelungszähne 154 und 152 werden axial mit der Nut 178 des Nabenteils 120 der Schaltgabel 62A ausgerichtet sein, was gestattet, daß die Schaltgabel 62A und das Kupplungsglied 62 axial relativ zu dem Gehäuse H bewegt werden zum Eingriff oder zum Lösen entweder des Zahnrads 52 oder 54 mit der bzw. von der Hauptwelle 28. Die Schaltzähne 144 und 142 werden mit der Nut 186 im Nabenteil 122 ausgerichtet und die Schaltzähne 140 und 138 werden mit der Nut 176 im Nabenteil 118 ausgerichtet, was gestattet, daß die Stange 106 relativ zu den Schaltgabeln 60A und 64A axial bewegt wird, die nun durch die Wirkung der Verriegelungszähne relativ zu dem Gehäuse axial festgehalten werden bzw. festgelegt sind. Die Schaltzähne 142 und 140 werden nicht mit der Nut 180 oder der Nut 182 im Nabenteil 120 der Schaltgabel 62A ausgerichtet sein, um dadurch die Schaltgabel 62A für eine axiale Bewegung mit der Stange 62 festzulegen. In ähnlicher Weise und wie durch Bezugnahme auf die rechte Spalte in den Fig. 4A-4C zu sehen ist, ergibt ein Drehen der Stange 106 zur Auswahl eines Einlegens oder Herausnehmens des dritten oder vierten Ganges ein Verriegeln der Nabenteile 122 und 120 der Schaltgabeln 64A und 62A an dem Gehäuse, während der Nabenteil 118 der Schaltgabel 60A an der Stange 106 zur axialen Bewegung damit axial festgelegt wird. Wie bei Bezugnahme auf die linke Spalte der Fig. 4A-4C zu sehen ist, ergibt auch ein Drehen der Stange 106 in die Position zur Auswahl des Einlegens oder Herausnehmens des niedrigen oder Rückwärtsgangs eine Verriegelung der Nabenteile 120 und 122 der Schaltgabeln 62A und 64A an dem Gehäuse, während der Nabenteil 122 der Schaltgabel 64A an der Stange 106 für eine axiale Bewegung damit axial festgelegt wird.
Während der Einzelstangenschaltmechanismus der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Hauptgetriebeabschnitt 12 mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang dargestellt ist, könnten solche Mechanismen auch bei Getrieben verwendet werden mit einer größeren Anzahl auswählbarer Verhältnisse oder Gänge, und zwar durch das Vorsehen zusätzlicher Schaltgabel- und Nabenanordnungen und durch ordnungsgemäßes Positionieren der Nut in jeder der Nabenanordnungen.
Wie zu sehen ist, ist der Nabenteil 122 auch an seinem vorderen Ende mit einem Paar von sich axial erstreckenden Oberflächen 200 und 202 versehen, die mit dem Schaltzahn 142 bzw. dem Verriegelungszahn 154 zusammenwirken, um die Drehung in Uhrzeigerrichtng bzw. in Gegenuhrzeigerrichtung der Stange 106 bezüglich des Gehäuses H gemäß Fig. 4 zu begrenzen. Kurz gesagt, kommt der Schaltzahn 142 mit der Oberfläche 200 in Eingriff, um die Drehung der Stange 106 in Uhrzeigerrichtung auf die Position zu begrenzen, in der die Stange 106 korrekt positioniert ist zur Auswahl des Eingriffs oder des Einlegens des niedrigen oder Rückwärtsgangs und versieht die Bedienungsperson somit mit einem Mittel der eindeutigen oder positiven Bestätigung, daß er diese Position ordnungsgemäß erreicht hat. In ähnlicher Weise wird der Verriegelungszahn 154 mit der Oberfläche 202 in Eingriff kommen, um die Drehung der Stange 106 in Gegenuhrzeigerrichtung gemäß Fig. 4 zu begrenzen, um der Bedienungsperson eine eindeutige oder positive Anzeige zu liefern, daß er die Stange 106 korrekt positioniert hat zur Auswahl des Einlegens oder Herausnehmens des dritten oder vierten Gangs. Der Nabenteil 122 ist auch mit einem federvorgespannten Plunger- oder Kolbenglied 204 versehen, der mit einer auf der Stange 106 vorgesehenen Oberfläche 206 zusammenwirkt. Kurz gesagt, wird, wie aus der mittleren Spalte in Fig. 4 zu sehen ist, der federvorgespannte Plunger 204 mit der Oberfläche 206 gerade in Eingriff kommen, wenn die Stange 106 drehmäßig für die ordnungsgemäße Auswahl des Einlegens des ersten oder zweiten Gangs positioniert ist und wird somit der Bedienungsperson eine eindeutige oder positive Anzeige dafür liefern, daß er die Stange 106 für diese Auswahl ordnungsgemäß positioniert hat. Ferner sieht der Plunger 204 den bekannten Widerstand gegen die Auswahl des niedrigen oder Rückwärtsgangs vor und neigt dazu, das Getriebe aus einer solchen Auswahlposition zu drängen bei Loslassen oder Lösen des Schalthebels.
Mit Bezug auf Fig. 2 kann der Schaltmechanismus 100 der vorliegenden Erfindung auch verschiedene zusätzliche Sensoren oder sensorbetätigende Strukturen umfassen zum Zusammenwirken mit Abfühleinrichtungen, die in dem Gehäuse vorgesehen sind, wie es in der Technik bekannt ist. Beispielsweise kann der Teil 112 der Stange 106 mit vermindertem Durchmesser eine erste Rampenkerbe 208 umfassen, die vorgesehen ist zum Zusammenwirken mit einem Plunger oder Kolben 210, der in dem Gehäuse H vorgesehen ist, um einen Sicherheitsschalter 212 für neutralen oder Leerlaufstart zu betätigen. Der Teil 112 mit vermindertem Durchmesser kann eine zweite Rampenkerbe 214 umfassen zum Zusammenwirken mit einem Plunger oder Kolben 216, der in dem Gehäuse H vorgesehen ist zum Betrieb eines Hilfsgetriebeschaltsteuerventils 218. Der Nabenteil 122 der Schaltgabel 128 kann einen Vorsprung 220 umfassen zum Betrieb eines Rückwärtsgang- oder Rückwärtsfahrlichtschalters 222. Der Nabenteil 118 der Schaltgabel 60A kann einen Vorsprung 224 umfassen, der mit einem Sensor 226 in Eingriff kommt, wenn die Schaltgabel nach links, wie in Fig. 2 gesehen, bewegt wird zum Eingriff mit dem hohen Gang zum Betrieb bzw. zur Betätigung eines Straßengeschwindigkeitsreglerventils 226 oder ähnlichem.
Wie oben angedeutet wurde, sind die verschiedenen Gang- oder Leerlauf-Rastmechanismen, die verschidenen Anschlagmechanismen und die Mechanismen zur Anzeige, daß die Stange 106 in die verschiedenen drehmäßigen Auswahlpositionen davon gedreht wurde, alle integral mit dem Mechanismus 100 ausgebildet, was gestattet, daß der Mechanismus 100 mit jeglichem standardmäßigen Schaltbetätiger verwendet werden kann, der geeignet ist, in der Buchse oder Pfanne 104 des Blockglieds 102 aufgenommen zu werden, ohne irgendwelche sspeziellen Modifikationen oder Abwandlungen des Schaltbetätigermechanismus zu erfordern.

Claims

1. Einzelstangenschaltmechanismus (100) zur Auswahl und zum In-Eingriff-Bringen auswählbarer Zahnrad- bzw. Gangverhältnisse in einem Wechselganggetriebe (10), wobei der Mechanismus folgendes aufweist: das Gehäuse (H), die Stange bzw. der Schaft (106), die bzw. der zu relativer Axial- und Drehbewegung in dem Gehäuse angebracht ist, ein Blockglied (102), das axial und drehmäßig an der Einzelstange (106) befestigt bzw. festgelegt ist, eine Vielzahl von Schaltgabeln (60A, 62A, 64A), die jeweils einen hülsenartigen Nabenteil (118, 120 und 122) umfassen, wobei jeder der Nabenteile eine durchgehende Bohrung (124 bzw. 126 bzw. 128) besitzt, eine Außenoberfläche und ein Paar von axial gegenüberliegenden End- oder Stirnflächen, die sich allgemein senkrecht zu der Achse der Stange erstrecken, einen Satz von Schaltzähnen (138, 140, 142 und 144), die sich von der Stange in einer axial beabstandeten Beziehung radial nach außen erstrecken, so daß jeder der Nabenteile zwischen zwei benachbarten Zähnen des Satzes von Schaltzähnen angeordnet ist, wobei die Schaltzähne axial und umfangsmäßig relativ zu der Stange festgelegt sind und auf einem einzigen Schlüssel oder Keil (146) definiert sind, der einen Basisteil besitzt, welcher in einer sich axial erstreckenden Nut (148) aufgenommen ist, welche in der Stange vorgesehen ist, einen Satz von Verriegelungszähnen (150, 152, 154 und 156), die in einer axial beabstandeten Beziehung von der Stange radial vorstehen, so daß jeder der Nabenteile zwischen zwei benachbarten Zähnen des Satzes von Verriegelungszähnen angeordnet ist, wobei der Satz von Verriegelungszähnen relativ zu der Stange axial beweglich, aber umfangsmäßig festgelegt ist und relativ zum Gehäuse axial festgelegt ist, wobei jeder der Nabenteile mindestens ein Paar von Nuten (184 und 186, 178, 180 und 182, und 174 und 176) besitzt, die sich von jeweiligen End- oder Stirnflächen davon in axialer Richtung erstrecken, wobei die Nuten zur Aufnahme eines entsprechenden der Zähne ausgebildet sind, wobei die Nuten an vorbestimmten Positionen entlang der durchgehenden Bohrungen der Naben angeordnet sind, so daß dann, wenn eine der Nuten von einer der Naben mit einem entsprechenden Zahn aus dem Satz von Verriegelungszähnen ausgerichtet ist und wenn keine der Nuten in den Naben mit einem Zahn des Satzes von Schaltzähnen ausgerichtet ist infolge einer Drehung der Stange, eine der Nuten der anderen Nabenteile als dem erwähnten einen Nabenteil mit einem entsprechenden Zahn aus dem Satz der Schaltzähne ausgerichtet ist und keine der Nuten der anderen Nabenteile als dem erwähnten einen Nabenteil mit einem Zahn des Satzes von Verriegelungszähnen ausgerichtet ist, wobei der Schaltmechanismus dadurch gekennzeichnet ist, daß

sich die Nuten vollständig von einer axialen End- oder Stirnfläche zur anderen axialen End- oder Stirnfläche jedes Nabenteils erstrecken und sich von den Innendurchmesserbohrungen der Nabenteile nur teilweise radial nach außen erstrecken,

und

der Schlüssel oder Keil (146), der die Schaltzähne definiert, auch einen Vorsprung (190) zum Zusammenwirken mit einen entsprechenden Vertiefung oder Ausnehmung (192) definiert, welche in dem Blockglied (102) vorgesehen ist, wodurch der Schlüssel oder Keil (146) axial an dem Blockglied befestigt bzw. festgelegt ist.

2. Einzelstangenschaltmechanismus nach Anspruch 1, wobei das Blockglied (102) einen buchsenartigen Hohlraum (104) definiert zur Aufnahme eines Schaltbetätigers zum Aufbringen bzw. Aufprägen bzw. Anlegen einer ausgewählten Dreh- und Axialbewegung auf bzw. an die Welle.

3. Einzelstangenschaltmechanismus nach Anspruch 2, wobei der Mechanismus ferner einen integral mit dem Schaltmechanismus ausgebildeten Rastmechanismus (194, 196, 198) für eingelegten Gang und Neutralstellung bzw. Leerlauf umfaßt.

4. Einzelstangenschaltmechanismus nach Anspruch 2, wobei der Mechanismus ferner integral mit dem Mechanismus ausgebildete Stopp- oder Anschlagglieder (200, 202) umfaßt, um die maximale Drehung der Stange in Uhrzeigerrichtung und in Gegenuhrzeigerrichtung zu begrenzen.

5. Einzelstangenschaltmechanismus nach Anspruch 4, wobei der Mechanismus drei Schaltgabeln aufweist, wobei eine Axialbewegung von einer der Schaltgabeln ein drehmäßiges Positionieren der Stange in eine Position drehmäßig zwischen den am weitesten in Uhrzeigerrichtung und in Gegenuhrzeigerrichtung gedrehten Positionen davon erfordert, sowie integral mit einem der Nabenteile ausgebildete Mittel (204, 206) aufweist, um eine Anzeige für die richtige drehmäßige Position der Stange und für die mittlere oder Zwischenposition vorzusehen.

6. Einzelstangenschaltmechanismus nach Anspruch 3, wobei der Satz von Verriegelungszähnen (150, 152, 154 und 156) insgesamt auf einem Schlüssel- oder Keilglied (158) vorgesehen ist, welches einen Basisteil (160) besitzt, der gleitbar in einer auf der Stange vorgesehenen, sich axial erstreckenden Nut (162) aufgenommen ist, wobei der Rastmechanismus eine Vielzahl von Vertiefungen oder Ausnehmungen (194) aufweist, die in dem Schlüssel oder Keil vorgesehen sind zum Zusammenwirken mit einem elastischen Rastmechanismus (198, 196), der integral mit dem Blockglied (102) ausgebildet ist.

7. Einzelstangenschaltmechanismus nach Anspruch 4, wobei die Stopp- oder Anschlagglieder sich axial erstrekkende Oberflächen (200, 202) aufweisen, die sich axial über eine der End- oder Stirnflächen eines Nabenteils hinaus erstrecken zum Eingriff mit einem der Schaltzahnglieder und einem der Verriegelungszahnglieder.

8. Einzelstangenschaltmechanismus nach Anspruch 5, wobei die Mittel zum Vorsehen einer Anzeige der Auswahl der mittleren Drehposition einen elastischen Kolben oder Plunger (204) aufweisen, der an einem der Nabenglieder befestigt ist zum Zusammenwirken mit einer sich radial erstreckenden Oberfläche (206) auf der Stange.