Bezeichnung der Erfindung
Schaltanordnung für ein Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltanordnung für ein Kraftfahrzeug- Wechselgetriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Bei bekannten Kraftfahrzeug-Wechselgetrieben mit manueller oder automatisierter Steuerung werden die verschiedenen Übersetzungsstufen mittels einer geeigneten Schaltanordnung gewählt und gewechselt. Derartige Schaltanordnungen können insbesondere als Schaltwellen oder als sog. Steuertrommelanordnungen ausgebildet sein. Sie sind gelenkig mit einem Handschalthebel oder einer geeigneten Aktuatorik verbunden und in einem Gehäuse, vorzugsweise wälzgelagert, geführt. Zur Vorwahl von Schaltgassen ist die Schaltwelle verschiebbar und zur Schaltung von Gängen verdrehbar. Auf der Schaltwelle sind Übertragungselemente angeordnet, die zur Positionierung bzw. zur Übertragung der Schaltbewegung auf Bauteile dienen, die der Schaltwelle nachgeordnet sind. Dies können bspw. Schaltklauen sein, die mit den Schiebemuffen des Wechselgetriebes in Verbindung stehen. Eine einfache Ausführungsform einer derartigen Schaltwelle ist in der DE 198 40 681 A1 offenbart. Als Übertragungselemente werden insbesondere Zapfen oder Schaltfinger eingesetzt, die am Außenumfang der Schaltwelle angeordnet sind und die zur Übertragung der Schalt- und Wählbewegungen und die damit verbundenen Kräfte von den Wellen auf weitere Schaltelemente wie Schaltmuffen und Gabeln übertragen. Derartige Übertragungselemente sind in der DE 10 2005 040 700 A1 und in der DE 10 2005 040 704 A1 offenbart.
Eine Gesamtanordnung einer derartigen Schaltwelle mit ihrer Lagerung im Getriebegehäuse und den damit gekoppelten Schaltelementen geht weiterhin aus der DE 10 2004 036 369 B4 hervor. Die Anordnung wird dort als Steuertrommelanordnung bezeichnet und umfasst einen Trommelgrundkörper, der am Außenumfang mit Steuerelementen versehen ist, die aus einsatzgehärteten Werkstoffen gefertigt sind.
Da die bisher eingesetzten Schaltwellen zahlreiche Funktionselemente und Einzelteile aufweisen, die zudem mit zahlreichen Pressverbänden miteinander verbunden sind, sind sie relativ aufwändig zu fertigen und damit kostenintensiv. Zudem sind nur sehr geringe Fertigungstoleranzen zulässig. Eine typische Schaltwelle, wie sie in perspektivischen Darstellungen in den Figuren 1 und 2 dargestellt und mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist, umfasst zahlreiche Einzelteile, da sie u.a. aus einer Zentralwelle 12, einem oder mehreren Blechmän- teln 14 und 15, mindestens zwei Trägerhülsen 16, mindestens zwei Schaltfingern 18 und mehreren Rastierblechen 20 und 21 besteht. Die gezeigte Schaltwelle weist ein erstes Rastierblech 20 zum Wählen der Schaltgassen bzw. der Getriebewellen und ein zweites Rastierblech 21 zum Schalten der Gangräder der gewählten Welle auf. Der kürzere Blechmantel 14 bildet zusammen mit dem ihm zugeordneten Schaltfinger 18 die untere Schalteinheit, während der längere Blechmantel 15 mit den daran angeordneten Rastierblechen 20 und 21 die obere Schalteinheit bildet. Daraus wird deutlich, dass zahlreiche, sehr präzise zu fertigende Einzelteile mit hoher Präzision zusammen gefügt werden müssen, um die gewünschte exakte Funktion der Schaltwelle gewährleisten zu können. Zudem sind die als Sperrzylinder wirkenden Blechmäntel 14, 15 mit der Zentralwelle 12 zu verschweißen, ebenso wie die Rastierbleche 20, 21 mit dem Blechmantel 15, was eine präzise Fertigung mit geringen Toleranzen und relativ aufwändige Verarbeitungs- und Montageschritte erfordert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird darin gesehen, eine einfacher aufgebaute und kostengünstiger herstellbare Schaltanordnung für ein Fahrzeuggetriebe zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird mit einer Schaltanordnung eines Kraftfahrzeug- Wechselgetriebes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass bei einer schwenkbar und längsverschiebbar in einem Gehäuse gelagerten Schaltwelle, die an ihrem Außenumfang wenigs- tens einen hülsenförmigen Abschnitt - im folgenden Zusammenhang auch als Sperrzylinder bezeichnet - und Betätigungselemente in Gestalt mindestens eines Schaltfingers zur Zusammenwirkung mit Schaltelementen des Getriebes aufweist, der wenigstens eine Schaltfinger formschlüssig und drehfest mit der Schaltwelle verbunden und zwischen aneinander grenzenden Einzelteilen des hülsenförmigen Abschnitts bzw. Sperrzylinders fixiert ist. Diese Bauform der erfindungsgemäßen Schaltwelle mit den daran angeordneten Betätigungselementen wie Schaltfinger etc. stellt eine erheblich einfacher zu fertigende und damit kostengünstigere Ausgestaltung als die bisher verwendeten Schaltwellen gemäß bekanntem Stand der Technik dar. Die miteinander zu verbindenden Teile müssen lediglich vorbereitet und auf Maß gefertigt werden, bspw. durch Stanzen, um sie anschließend miteinander zu verbinden, was bspw. durch einfache Nietverbindungen erfolgen kann.
Der hülsenförmige Abschnitt kann insbesondere einen Sperrzylinder bilden, der drehfest mit der Schaltwelle verbunden ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Sperrzylinder (hülsenförmige Abschnitt) aus mehreren, miteinander verbundenen Scheiben gebildet sein, die sehr kostengünstig hergestellt werden können, bevor sie miteinander verbunden werden. Die Scheiben können insbesondere miteinander vernietet sein, wodurch sich einfache Stanzteile schnell und kostengünstig miteinander in gewünschten Abmessungen miteinander verbinden lassen. Wahlweise können die Scheiben auch miteinander verschraubt oder auf andere form- und/oder kraftschlüssige Weise miteinander verbunden sein.
Auch kann der scheibenförmige Schaltfinger mit den Sperrzylindern bzw. mit deren Einzelteilen vernietet sein. Wahlweise kann der scheibenförmige Schaltfinger auch mit den Sperrzylindern bzw. mit deren Einzelteilen verschraubt oder auf andere form- und/oder kraftschlüssige Weise damit verbunden sein.
Durch geeignete Formgebung des Schaltfingers und/oder der daran angrenzenden Scheiben kann die Position des Schaltfingers auf der zentralen Welle eindeutig und spielfrei definiert und fixiert werden. Auf diese Weise kann der scheibenförmige Abschnitt zwischen aneinander grenzenden Nietbolzen der miteinander verbundenen Einzelteile des hülsenförmigen Abschnitts formschlüssig fixiert sein. Wahlweise kann der Schaltfinger einen Stift aufweisen, der formschlüssig in eine korrespondierende Querausnehmung der Schaltwelle eingreift. Alternativ hierzu kann der Schaltfinger einen gabelförmigen Abschnitt aufweisen, der die vier- oder mehrkantig geformte Schaltwelle formschlüssig umgreift. Eine weitere Ausführungsform kann vorsehen, dass der Schaltfinger und die Schaltwelle mittels eines Passstiftes oder Bolzens formschlüssig miteinander verbunden sind.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Einzelteile bzw. Scheiben der Sperrzylinder jeweils an ihren aneinander grenzenden Flachseiten ineinander greifende Profilierungen zur formschlüssigen und verdrehfesten Verbindung aufweisen. Somit sind die Positionen der Bauteile zueinander und in Bezug auf die Schaltwelle eindeutig festgelegt und spielfrei fixiert.
Die Schaltwelle kann wahlweise einen vierkantförmigen oder sechskantförmi- gen Querschnitt aufweist. Gegenüber einer zylindrischen Schaltwelle hat eine solchermaßen profilierte Schaltwelle den besonderen Vorteil, dass die mit entsprechenden Aussparungen versehenen Scheiben und die Gabelaufnahme einen spielfreien Sitz erhalten, so dass sie drehfest und weitgehend spielfrei mit der Schaltwelle verbunden werden können.
Die wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltwelle liegen im weitgehenden Verzicht auf die bisher notwendigen Press- und Schweißverbindungen zwischen den Teilen, die relativ aufwändig und damit kostenintensiv sind. Zudem sind diese Verbindungsarten relativ sensibel gegenüber Fertigungstoleranzen. Auch sind hierbei gehärtete Wellen notwendig, um die maßhaltigen Pressverbindungen gewährleisten zu können. Auch auf mehrere der bisher notwendigen Schweißverbindungen kann weitgehend verzichtet werden, bspw.
zum Verbinden der Innenhülse und der Schaltfinger mit den Sperrzylindern sowie zum Fixieren der Rastierhülsen und/oder -bleche. Bei der erfindungsgemäßen Schaltwelle sind dagegen keine kritischen Press- und Schweißnahtverbindungen mehr erforderlich.
Der Schaltfinger kann bei der erfindungsgemäßen Schaltanordnung direkt mit der zentralen Schaltwelle verbunden sein, bspw. über eine Formschlusssicherung in Umfangsrichtung und in der Translationsrichtung entlang der Hauptachse der Welle. Die Verbindung kann auch indirekt, über Zusatzelemente erfolgen. Der Formschluss kann hierbei über einen Zylinderstift oder eine Nadel o. dgl. hergestellt sein. Der Schaltfinger und die weiteren Bauteile sind so gestaltet, dass die Schaltgabeln eine ausreichende Freigängigkeit haben, um den gesamten Schaltweg überdecken zu können. Eine Sperrvorrichtung ist direkt oder indirekt mit dem Schaltfinger verbunden, bspw. über korrespondie- rende Passflächen bzw. Formschlussflächen. Wahlweise kann auch eine indirekte Verbindung vorgesehen sein, bei der zunächst der Schaltfinger in der Welle montiert wird und anschließend mehrere runde Nietbolzen um den Finger mit den Sperrzylindern montiert werden. Die Sperrzylinder sind vorzugsweise über Bolzen miteinander verbunden. Die Bolzen sind vorzugsweise ver- nietet, können aber auch stoffschlüssig mit den Sperrelementen verbunden sind. Eine weitere Möglichkeit ist eine formschlüssige Verbindung mittels Gewinde o. dgl. Die auch als Zentralübertrager bezeichnete Welle kann bspw. einen runden, quadratischen, rechteckförmigen oder anders gestalteten Querschnitt aufweisen.
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel dient und auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Gleiche Bauteile weisen dabei grundsätzlich gleiche Bezugszeichen auf und werden teilweise nicht mehrfach erläutert.
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Schaltwelle eines Kraftfahrzeug-Wechselgetriebes gemäß bekanntem Stand der Technik.
Fig. 2 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Schaltwelle gemäß Fig. 1.
Fig. 3 zeigt zwei Ansichten einer aus mehreren Einzelteilen zusammengefügten Schaltwelle gemäß einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Schaltwelle gemäß Fig. 3.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante einer Schaltwelle.
Fig. 6 zeigt einen montierten Schaltfinger an einer Schaltwelle gemäß Fig. 5.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ansicht einer komplettierten Schaltwelle gemäß Fig. 5 und Fig. 6.
Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsvariante einer Schaltwelle.
Fig. 9 verdeutlicht in drei Ansichten das Zusammenwirken des Schaltfingers gemäß Fig. 8 mit einer Schaltgabel.
Fig. 10 zeigt eine Scheibe eines Sperrzylinders gemäß einer vierten Ausführungsvariante einer Schaltwelle.
Fig. 11 zeigt die montierte Schaltwelle gemäß der Ausführungsvariante aus Fig. 10.
Fig. 12 zeigt einen perspektivischen Längsschnitt der Schaltwelle gemäß
Fig. 11.
Die schematischen Darstellungen der Figuren 2 bis 4 zeigen eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Schaltwelle 30 für ein Kraftfahrzeug- Wechselgetriebe. Diese Schaltwelle 30 ist schwenkbar und längsverschiebbar in einem Gehäuse gelagert. An ihrem Außenumfang weist die Schaltwelle 30 einen Sperrzylinder 32 und ein daran angeordnetes Betätigungselement in Gestalt eines Schaltfingers 34 und eines Rastierblechs 36 zur Zusammenwirkung mit entsprechenden Schaltelementen des Getriebes auf. Der Schaltfinger 34 weist einen Zapfen 38 auf, der quer in einen korrespondierenden Durchbruch 40 der Schaltwelle 30 eingreift und damit formschlüssig mit dieser ver- bunden ist. Der Sperrzylinder 32 ist durch mehrere Scheiben 42 gebildet, die jeweils zentrale Bohrungen aufweisen, so dass sie weitgehend spielfrei über die zylindrische Welle 30 geschoben werden können. Nach Montage der Scheiben 42 und des dazwischen angeordneten Schaltfingers 34 werden die Scheiben 42 durch mehrere Nietbolzen 44 verbunden, um einen festen Ver- bund zu schaffen. Anschließend kann durch weitere Nietbolzen 46 das Rastierblech 36 am Außenumfang des Sperrzylinders 32 der Schaltwelle 30 befestigt werden, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
Wahlweise kann ein Sperrzylinder 32 anstelle durch mehrere aneinander ge- reihte und miteinander verbundene Scheiben 42 auch durch dickere zylindrische Abschnitte 46 gebildet sein, wie dies in den Figuren 3 bis 7 angedeutet ist.
Die Figuren 5 bis 7 zeigen eine weitere Variante einer Schaltwelle 30 mit einem anders geformten Schaltfinger, der in diesem Fall eine Scheibenform mit zwei Durchbrüchen 48 aufweist, in die zwei korrespondierende Zapfen 50 an der Stirnseite 52 des Sperrzylinders 32 eingreifen, wodurch der Schaltfinger 34 spielfrei an der Welle 30 befestigt ist. Zusätzlich kann der Schaltfinger 34 einen Eingriff mit einem Durchbruch 40 der Welle aufweisen, wie dies in Fig. 6 ange- deutet ist. Wahlweise kann auch der zweite zylindrische Abschnitt 46 (vgl. Fig. 7) entsprechende Zapfen 50 aufweisen, die in die Durchbrüche 48 des Schaltfingers 34 eingreifen. Wie in Fig. 7 erkennbar, können die zylindrischen Abschnitte 46 jeweils einen zylindrischen Innenring 54 zur Montage auf der
Schaltwelle 30 und einen damit verbundenen zylindrischen Außenmantel 56 aufweisen, wodurch die Schaltwelle 30 leichter ausfällt.
Die schematische Darstellung der Fig. 8 zeigt eine dritte Ausführungsvariante der Schaltwelle 30, die eine vierkantförmige Zentralwelle 58 und entsprechend geformte Sperrzylinder 32 und Schaltfinger 34 aufweist. Der Schaltfinger 34 ist hierbei bereits durch seine gabelförmige Kontur drehfest mit der Zentralwelle 58 verbindbar, kann jedoch zusätzlich über eine Stiftverbindung 60 mit dieser verbunden sein. Die Verbindung zu den Scheiben 42 der Sperrzylinder 32 kann wahlweise durch Zapfen 50 und korrespondierende Durchbrüche 48 erfolgen. Die schematischen Darstellungen der Fig. 9 verdeutlichen in drei Ansichten das Zusammenwirken des Schaltfingers 34 der Schaltwelle 30 gemäß Fig. 8 mit einer Schaltgabel 62 des Getriebes (nicht dargestellt). Der mögliche Schaltweg 64 ist im unteren der drei Bilder angedeutet, ausgehend von der im oberen Bild gezeigten neutralen Mittelstellung.
Die Fig. 10 zeigt eine Scheibe 42 eines Sperrzylinders 32 gemäß einer vierten Ausführungsvariante einer Schaltwelle 30. Die Erhebungen 66 an einer Seite und die damit korrespondierenden Einbuchtungen bzw. Vertiefung 68 an der gegenüber liegenden Flachseite ermöglichen die formschlüssige Aneinanderreihung mehrerer Scheiben 42 (vgl. Fig. 10) entsprechend Fig. 11 auf einer vierkantförmigen Zentralwelle 58, ohne dass weitere Verdrehsicherungen notwendig sind. Ein oder zwei Nietbolzen 44 sorgen für die axiale Festlegung der Scheiben 42 gegeneinander. Während die Fig. 11 die montierte Schaltwelle 30 gemäß der Ausführungsvariante aus Fig. 10 zeigt, verdeutlicht die Fig. 12 einen perspektivischen Längsschnitt der Schaltwelle 30 gemäß Fig. 11. Erkennbar ist hierbei die Stiftverbindung 60 zwischen dem Schaltfinger 34 und der Zentralwelle 58.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.
Bezugszeichenliste
10 Schaltwelle
12 Zentralwelle
14 Blechmantel
15 Blechmantel
16 Trägerhülse
18 Schaltfinger
20 erstes Rastierblech
21 zweites Rastierblech
30 Schaltwelle
32 Sperrzylinder
34 Schaltfinger
36 Rastierblech
38 Zapfen
40 Durchbruch
42 Scheibe
44 Nietbolzen
46 zylindrischer Abschnitt
48 Durchbruch
50 Zapfen
52 Stirnseite
54 Innenring
56 Außenmantel
58 Zentralwelle
60 Stiftverbindung
62 Schaltgabel
64 Schaltweg
66 Erhebung
68 Vertiefung