WO2011069749A1 - Einschienenschalteinrichtung - Google Patents

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WO2011069749A1
WO2011069749A1 PCT/EP2010/066674 EP2010066674W WO2011069749A1 WO 2011069749 A1 WO2011069749 A1 WO 2011069749A1 EP 2010066674 W EP2010066674 W EP 2010066674W WO 2011069749 A1 WO2011069749 A1 WO 2011069749A1
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switching
shift
rail
switching device
selector
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PCT/EP2010/066674
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Ulrich Fritschle
Gerhard HÖRING
Ulrich Stracke
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Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
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    • F16H63/3408—Locking or disabling mechanisms the locking mechanism being moved by the final actuating mechanism
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    • F16H63/08—Multiple final output mechanisms being moved by a single common final actuating mechanism
    • F16H63/20—Multiple final output mechanisms being moved by a single common final actuating mechanism with preselection and subsequent movement of each final output mechanism by movement of the final actuating mechanism in two different ways, e.g. guided by a shift gate
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    • Y10T74/20—Control lever and linkage systems
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    • Y10T74/20018—Transmission control
    • Y10T74/20085—Restriction of shift, gear selection, or gear engagement
    • Y10T74/20104—Shift element interlock
    • Y10T74/2011—Shift element interlock with detent, recess, notch, or groove

Definitions

  • the present invention relates to a monorail switching device for a multi-speed manual transmission according to the preamble of claim 1 and a transmission according to claim 10.
  • the switching movement of the shift rail in the axial direction is transmitted via an axially fixedly connected to the shift rail shift finger on a selected Heidelberggabelarm and further on an associated shift rocker or shift fork.
  • the shift rockers or shift forks engage in sliding sleeves, which in turn are displaceable for switching the gears between a non-switched neutral position and at least one switching position. In the switching position, the drive torque is transmitted via one of the respective sliding sleeve associated gear set.
  • the kinematic decoupling of the selection movement from the switching movement advantageously causes the force required to select the shift gate to be significantly reduced, thus allowing the use of an electromagnetic or electrodynamic selection actuator with smaller dimensions and faster response than, for example, a pneumatic actuator. Smaller dimensions of the selector actuator in turn allow a flexible arrangement of the construction parts on or in the gearbox. Suitable embodiments of an electromagnetic or electrodynamic Wählaktuators are for example in the
  • a Einschienenschalt rising is claimed for a multi-speed manual transmission with a shift rail, a switching element and a selection element, wherein the shift rail is arranged axially displaceable to a transmission housing.
  • the switching element is fixedly connected in the axial direction with the shift rail and transmits the axial switching movement of the shift rail optionally on one of a plurality of shift fork arms.
  • the selection element is fixed in the axial direction in the transmission housing and rotatably connected to the switching element.
  • the switching element and the selection element are mounted on the shift rail, that both together are pivotable about a common center axis, whereby the selection movement is carried out to select the desired shift gate.
  • a switching position locking is provided, which is effectively arranged between the switching element and the selection element, with which the rail switching device can be latched in at least one neutral position and / or one switching position.
  • a first preferred embodiment of the invention provides that at least one resiliently biased detent element is arranged on the switching element and can be latched into latching recesses provided in the selector element.
  • the switching element is preferably designed as a switching ring and arranged concentrically to a common center axis on the shift rail. This embodiment allows a compact construction of the switching device, in particular in the axial direction.
  • the Rastierelement comprises a helical compression spring, at both ends of which a Rastierhülse is arranged.
  • the helical compression spring is arranged with the Rastierhülsen in a through hole in the switching ring, so that the Rastierhülsen be pressed in opposite directions from the two ends of the through hole into corresponding locking recesses in the selector element.
  • the locking force acts in tangential direction with respect to the switching ring.
  • the locking forces on the two Rastierhülsen are the same size and directed in opposite directions, so that they cancel out in total and no resulting force on the shift rail, which could affect the switching or dialing.
  • the prestressed Rastierelement is arranged on the selector element and in at least one latching recess can be latched, which is provided in the switching element.
  • the selection element preferably has a bush-shaped basic body and is arranged concentrically with the bushing or annular switching element. In this way, the switching and the selection element can be arranged, for example, as two bushings with different diameters concentric with each other and into each other, whereby the required space is further reduced.
  • the arranged on the Wählbuchse Rastierelement preferably comprises a compression spring whose effective force on the detent force is adjustable by means of a locking screw.
  • the switching element in both embodiments described above, a rigidly arranged on the switching element shift finger, which is selectively brought in force-transmitting connection when selecting the shift gate with one of the shift fork arms.
  • the shift finger is pivoted into a correspondingly shaped driving groove in the selected Heidelberggabelarm.
  • the free end of the shift finger can protrude through the longitudinal opening in the selector element in each case a driving groove of the selected Weggabelarmes and so move the selected shift fork or rocker arm for switching a gear in the axial direction in the desired switching position.
  • the selection element has a locking element which is rigidly arranged on the selection element, by means of which the respective unselected shift fork arms can be locked in a switching position.
  • a locking element is arranged such that it protrudes in each selection position of the selector in each case in the driving grooves of the non-selected selector fork arms.
  • these shift fork arms are blocked in their freedom of movement in the axial direction and it is ensured that only one shift fork can be operated in each selection position.
  • integrally with the selection element executed locking element reduced by the lower number of parts the assembly costs, the cost and the required space compared to switching devices with separate arranged locking elements.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the monorail switching device according to the invention in a perspective view
  • FIG. 2 shows the monorail switching device from FIG. 1 in a sectional view, in which the sectional plane runs along the central axis
  • FIG. 3 shows the monorail switching device from FIG. 1 in a sectional view, in which the sectional plane is perpendicular to the central axis
  • FIG. 4 shows a second embodiment of the monorail switching device according to the invention in a sectional representation, in which the sectional plane runs along the central axis and
  • FIG. 5 shows the second embodiment of the monorail switching device according to the invention in a sectional view with a section along the section line A-A shown in FIG. 4.
  • the shift rail 2 is arranged centrally.
  • the shift rail 2 is arranged within a gearbox, mounted in a housing 10 and slidably disposed in the axial direction relative to the housing 10 by a shift actuator, not shown.
  • the housing 10 may be the transmission housing itself or a housing within the transmission housing.
  • a switching element 3 is arranged on the shift rail 2 and connected in the axial direction fixed to the shift rail 2.
  • the switching element 3 is designed as a switching ring and arranged freely rotatable about a central axis 1 1 on the shift rail 2. Integral with the switching element 3, a projecting in the radial direction shift finger 4 is executed.
  • a selection element 5 is arranged.
  • the selector element 5 has a Wählfinger 12, with which a not shown Wählaktuator 13 is operatively connected to select by turning the participatedlementes 5 about the central axis 1 1, the desired shift gate.
  • the transmission has at least two shift gates.
  • the switching element 3 is rotated. This is done via a positive connection between the switching element 3 and selector element 5, which is formed by the shift finger 4 in conjunction with a longitudinal opening 25 in the selector element 5.
  • the shift finger 4 embodied in one piece with the shifting element 3 protrudes in the radial direction through the longitudinal opening 25 in the selection element 5 and is in the axial direction along the longitudinal opening 25 displaceable.
  • the shift finger 4 is designed so broad that it rests on both sides of the inner surfaces of the longitudinal opening 25, so that there is a virtually play-free, positive connection in the direction of rotation and that the switching element 3 at a rotation of the selection element 5 of the shift finger 4 by the same angular amount is turned.
  • each shift forks 26, 27 and 28 has a Heidelberggabelarm 6, 7, and 8, which is rigidly connected at one end to the associated shift fork and in the region of the other end has a driving groove 29, in which the switching element 3 with its shift finger 4th protrudes at appropriate dialing position.
  • the selector element 5 has an integrally formed with the selector element 5 approach 14.
  • the projection 14 projects in the installed state in a recess 15 in the transmission housing 10, so that the selection element 5 is held fixed to the housing in the axial direction, but can rotate about the central axis 1 1.
  • the recess 15 is formed, for example, as an arcuate groove with a rectangular cross-section in the transmission housing 10, wherein the groove extends in the direction of rotation of the projection 14.
  • the axial guidance of the selection element 5 is effected by a pin. This sits firmly in a hole in the housing and protrudes into a slot in the selector element 5 inside. This slot extends perpendicular to the axis of rotation in the circumferential direction in order to allow a rotation of the selector element 5 about the central axis 1 1.
  • the switching element 3 is easily rotatable in this embodiment via a clearance fit and a snap ring 17, but axially mounted on the shift rail 2. But it can also be stored for example by means of a roller bearing.
  • the switching element 3 has a through hole 19, in which a part of the switching position latching 18 is arranged.
  • the Heidelberg einsrastêt 18 has a helical compression spring 20, the Rastierhülsen 21 and 22 and the Rastierveriana 1 6a and 1 6b.
  • In the through hole 19 is the helical compression spring 20, at both ends of which a Rastierhülse 21 and 22 is arranged as Rastierelement.
  • the Rastierhülsen 21 and 22 have such a large outer diameter that they are securely guided in the through hole 1 9, but are easily displaced, e.g. by the force of the helical compression spring 20.
  • the selection movement is triggered by a Wählaktuator 13 which acts rigidly on a selector finger 12 and so the selector element together with the switching element 3 about the common central axis 1 1 is rotated.
  • a locking member 9 for locking the unselected shift fork arms 6, 7 and 8, respectively, is shown in FIG. Adjacent to the longitudinal opening 25 through which the shift finger 4 protrudes into the driving groove 29 of the respective selected Wegmülarmes 6, 7 and 8, the locking element 9 is rigidly mounted on the selector element 5. In this example, the locking element 9 is made in one piece with the selection element 5.
  • Figs. 4 and 5 show a second embodiment of the invention. Components which perform the same function in both embodiments are given the same reference number.
  • the switching element 3 On the centrally arranged shift rail 2, the switching element 3 is freely rotatably mounted in the form of a switching socket. In the axial direction, the switching element 3 is held by the snap ring 17 on the shift rail 2.
  • the likewise socket-shaped selection element 5 is arranged on the switching element 3.
  • the switching element 3 is displaceable relative to the selector element 5.
  • the selector element 5 is fixed by its integrally formed projection 14 in the axial direction in the transmission housing 10. However, the selection element 5 can be rotated about a common central axis 1 1 relative to the shift rail 2.
  • the switching element 3 has a rigidly arranged on the switching element 3 shift finger 4, which protrudes through a longitudinal opening 25 in the selector element 5 in a driving groove 29 of each selected Druckgabelarmes 6, 7 and 8 into it.
  • the shift finger 4, in conjunction with the longitudinal opening 25 again forms a positive connection for transmitting the selection movement from the selector element 5 to the switching element 4, whereby the selector element 5 performs each rotational movement to select the shift gate together with the switching element 3.
  • the selection movement is triggered here by a Wählaktuator 13, which engages a rigidly arranged on the selector element 5 selection finger 12 and so the selector element 5 together with the switching element 3 about the common center axis 1 1 is rotated.
  • this embodiment as shown in Fig. 5, a rigidly arranged on the selector element 5 locking element 9, which engages in the driving grooves of the unselected shift fork arms 6, 7 and 8 and this fixed to the housing, so that in an axial switching movement the shift rail 2 only the respectively selected shift fork 6, 7 or 8 moves with the shift rail 2.
  • the Heidelberg einsrastêt für 87 is executed contrary to the Heidelberg einsrast réelle in the first embodiment so that a resiliently biased Rastierelement 21 on the selection element 5 angeord- net and in a latching recess 1 6 can be latched, which is arranged in the switching element 3.
  • the Rastierelement 21 is pressed by a helical compression spring 23 in the locking recess 16, wherein the helical compression spring 23 is biased by a locking screw 24.
  • the helical compression spring can be held by a retaining plate or a sealing plug.
  • the monorail switching device 1 is latched in the middle neutral position.
  • both switch positions are latched in the illustrated embodiment, as can be seen on the both sides of the detent recess 1 6 arranged two locking recesses.
  • the locking recesses can also have different depths and shapes, such as, for example, rounded flanks.
  • the function of the monorail switching device 1 is essentially the same in both described embodiments.
  • the selection element 5 and the switching element 3 are first rotated by the Wählaktuator 13 until the shift finger 4 is in the desired driving groove 29 of the selectable Weglarmes 6, 7 or 8. This selects the desired shift gate. Since the Heidelberg einsrast réelle 18 is disposed between the switching element 3 and the selector element 5 and the switching element 3 rotates together with the selector, which remains necessary for selecting the shift gate force remains relatively low and completely unaffected by the Heidelberg einsrast réelle 18th
  • the shift rail 2 is displaced in the axial direction of the shift actuator, not shown.
  • the shift rail 2 takes the axially fixed to her parts, namely the switching element 3 with the shift finger 4, the selected Weglarm 6, 7 or 8 with the shift fork 26, 27 or 28 and finally the associated shift sleeve with in the desired switching position.
  • the locking force of Heidelberg einsrast réelle 18 is overcome.
  • the neutral position is initially approached by the shift actuator, then the selection actuator selects the desired shift gate before the shift actuator then switches to the desired target gear.
  • switching position latches are conceivable which latch a neutral position and / or one or more switching positions.
  • the individual features of the described embodiments can be combined.
  • the switching element in the first embodiment for example, also be designed bush-shaped, and conversely, the switching element in the second embodiment are designed as a switching ring.

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Abstract

Es wird eine Einschienenschalteinrichtung (1) für ein mehrgängiges Schaltgetriebe mit einer Schaltschiene (2), einem Schaltelement (3) und einem Wählelement (5) vorgeschlagen. Dabei ist die Schaltschiene (2) in einem Getriebegehäuse (10) axial verschiebbar angeordnet und das Schaltelement (3) in axialer Richtung fest mit der Schaltschiene (2) verbunden. Das Schaltelement (3) überträgt eine axiale Schaltbewegung wahlweise auf einen von mehreren Schaltgabelarmen (6, 7, 8). Das Wählelement (5) ist in Bezug auf das Getriebegehäuse (10) in axialer Richtung gehäusefest angeordnet. Das Schaltelement (3) und das Wählelement (5) sind gemeinsam um eine Mittelachse (11) schwenkbar. Erfindungsgemäß ist eine Schaltstellungsrastierung (18) vorgesehen, die zwischen dem Schaltelement (3) und dem Wählelement (5) wirksam ist. Des Weiteren wird ein mehrgängiges Schaltgetriebe mit einer entsprechenden Einschienenschalteinrichtung beansprucht.

Description

EINSCHIENENSCHALTEINRICHTUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einschienenschalteinrichtung für ein mehrgängiges Schaltgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Schaltgetriebe gemäß Anspruch 10.
Es ist bekannt, Schaltabläufe in mehrgängigen Schaltgetrieben zu automatisieren, wobei die Bewegungen der Schaltelemente nicht manuell, sondern durch Aktuatoren ausgeführt werden. Dazu sind auch Einschienenschaltungen bekannt, bei denen nur ein Schaltaktuator zum Schalten der Gänge in Kombination mit einem Wählaktuator zur Auswahl der jeweils gewünschten Schaltgasse verwendet wird. So ist beispielsweise in der DE 10 2005 001 551 A1 eine Einschienenschalteinrichtung mit nur einem Schaltaktuator und einem Wählaktuator beschrieben. Die Wählbewegung ist dabei von der Schaltbewegung kinematisch entkoppelt, so dass sich die Schaltschiene bei der Wählbewegung zur Auswahl der gewünschten Schaltgasse nicht bewegt. Zum Schalten der Gänge wird die Schaltschiene von dem Schaltaktuator in axialer Richtung verschoben. Die Schaltbewegung der Schaltschiene in axialer Richtung wird über einen mit der Schaltschiene axial fest verbundenen Schaltfinger auf jeweils einen ausgewählten Schaltgabelarm und weiter auf eine dazugehörige Schaltschwinge bzw. Schaltgabel übertragen. Die Schaltschwingen bzw. Schaltgabeln greifen in Schiebemuffen ein, die wiederum zum Schalten der Gänge zwischen einer nicht geschalteten Neutralstellung und zumindest einer Schaltstellung verschiebbar sind. In der Schaltstellung wird das Antriebsdrehmoment über einen der jeweiligen Schiebemuffe zugeordneten Zahnradsatz übertragen.
Die kinematische Entkoppelung der Wählbewegung von der Schaltbewegung bewirkt vorteilhaft, dass die zum Wählen der Schaltgasse erforderliche Kraft deutlich reduziert ist und ermöglicht so die Verwendung eines elektromagnetischen oder elektrodynamischen Wählaktuators mit kleineren Abmessungen und schnellerem Ansprechverhalten als beispielsweise ein pneumatischer Aktuator. Kleinere Abmessungen des Wählaktuators ermöglichen wiederum eine flexible Anordnung der Bau- teile am bzw. im Getriebe. Geeignete Ausführungen eines elektromagnetischen oder elektrodynamischen Wählaktuators sind beispielsweise in der
DE 10 2005 001 551 A1 beschrieben und können auch im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung Verwendung finden.
Zum genauen Anfahren und zum zuverlässigen Halten der Neutralstellung und/oder der Schaltstellungen durch den Schaltaktuator sind des weiteren Rastierungen bekannt, welche auf der axial verschiebbaren Schaltschiene wirksam werden. Eine derartige Rastierung ist beispielsweise aus der DE 10 2005 022 995 A1 bekannt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Einschienenschalteinrich- tung zum Wählen und Schalten von verschiedenen Gangstufen in einem mehrgängigen Schaltgetriebe mit einer Rastierung für die Schaltbewegung zu schaffen, die einen möglichst kleinen Bauraum benötigt und möglichst einfach zu montieren ist, sowie ein Schaltgetriebe mit einer derartigen Einschienenschalteinrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch eine Einschienenschalteinrichtung gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Schaltgetriebe gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beinhalten bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Demnach wird eine Einschienenschalteinrichtung für ein mehrgängiges Schaltgetriebe mit einer Schaltschiene, einem Schaltelement und einem Wählelement beansprucht, bei der die Schaltschiene axial verschiebbar zu einem Getriebegehäuse angeordnet ist. Das Schaltelement ist in axialer Richtung fest mit der Schaltschiene verbunden und überträgt die axiale Schaltbewegung der Schaltschiene wahlweise auf einen von mehreren Schaltgabelarmen. Das Wählelement ist in axialer Richtung in dem Getriebegehäuse festgesetzt und drehfest mit dem Schaltelement verbunden. Das Schaltelement und das Wählelement sind so an der Schaltschiene gelagert, dass beide zusammen um eine gemeinsame Mittelachse schwenkbar sind, wodurch die Wählbewegung zur Auswahl der gewünschten Schaltgasse ausgeführt wird. Erfindungsgemäß ist eine Schaltstellungsrastierung vorgesehen, die zwischen dem Schaltelement und dem Wählelement wirksam angeordnet ist, womit die Ein- schienenschalteinrichtung in zumindest einer Neutralstellung und/oder einer Schaltstellung rastierbar ist.
Die Anordnung einer derartigen Schaltstellungsrastierung zwischen dem Schaltelement und dem Wählelement ermöglicht eine noch kompaktere Bauform der gesamten Schalteinrichtung, weil die Schaltstellungsrastierung räumlich innerhalb des Bauraumes vorgesehen werden kann, den das Schaltelement und das Wählelement sowieso erfordern. Des Weiteren kann so vor dem Zusammenbau des Getriebes eine Einheit aus Schaltelement, Wählelement und Schaltstellungsrastierung vormontiert und deren Zusammenwirken getestet werden. Diese Einheit kann wahlweise auch mit der Schaltschiene vormontiert werden.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein federnd vorgespanntes Rastierelement an dem Schaltelement angeordnet ist und in Rastvertiefungen einrastbar ist, die in dem Wählelement vorgesehen sind. Dabei ist das Schaltelement vorzugsweise als Schaltring ausgebildet und konzentrisch zu einer gemeinsamen Mittelachse auf der Schaltschiene angeordnet. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine insbesondere in axialer Richtung kompakte Bauweise der Schalteinrichtung.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der vorstehend beschriebenen Ausführung sieht vor, dass das Rastierelement eine Schraubendruckfeder umfasst, an deren beiden Enden jeweils eine Rastierhülse angeordnet ist. Dabei ist die Schraubendruckfeder mit den Rastierhülsen in einer Durchgangsbohrung in dem Schaltring angeordnet, so dass die Rastierhülsen in einander entgegen gesetzten Richtungen aus den beiden Enden der Durchgangsbohrung in entsprechende Rastvertiefungen in dem Wählelement gedrückt werden. Die Rastierkraft wirkt dabei in tangentialer Richtung in Bezug auf den Schaltring. Die Rastierkräfte an den beiden Rastierhülsen sind dabei gleich groß und in entgegen gesetzte Richtungen gerichtet, so dass sie sich in Summe aufheben und keine resultierende Kraft auf die Schaltschiene entsteht, die den Schalt- oder Wählvorgang beeinflussen könnte.
Eine andere bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht entgegen der oben beschriebenen ersten Ausführung vor, dass das vorgespannte Rastierelement an dem Wählelement angeordnet ist und in zumindest einer Rastvertiefung einrastbar ist, die im Schaltelement vorgesehen ist. Dabei weist das Wählelement vorzugsweise einen buchsenförmigen Grundkörper auf und ist konzentrisch zu dem buchsen- oder ringförmigen Schaltelement angeordnet. Auf diese Weise können das Schalt- und das Wählelement beispielsweise als zwei Buchsen mit unterschiedlichem Durchmesser konzentrisch zueinander und ineinander angeordnet werden, wodurch der benötigte Bauraum weiter reduziert wird.
Das an der Wählbuchse angeordnete Rastierelement umfasst vorzugsweise eine Druckfeder, deren auf die Rastierung wirksame Kraft mittels einer Verschlussschraube einstellbar ist.
Bevorzugt weist das Schaltelement bei beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen einen starr am Schaltelement angeordneten Schaltfinger auf, der beim Wählen der Schaltgasse wahlweise mit einem der Schaltgabelarme in kraftübertragende Verbindung gebracht wird. Beispielsweise indem der Schaltfinger in eine entsprechend ausgeformte Mitnahmenut in dem jeweils ausgewählten Schaltgabelarm geschwenkt wird.
Vorzugsweise weisen die beschriebenen Ausführungen an dem Wählelement eine in axialer Richtung ausgerichtete Längsöffnung auf, durch die der Schaltfinger des Schaltelementes hindurchgeführt ist. Das freie Ende des Schaltfingers kann durch die Längsöffnung im Wählelement hindurch in jeweils eine Mitnahmenut des ausgewählten Schaltgabelarmes hinein ragen und so die ausgewählte Schaltgabel bzw. Schaltschwinge zum Schalten eines Ganges in axialer Richtung in die gewünschte Schaltstellung bewegen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Wählelement ein starr an dem Wählelement angeordnetes Verriegelungselement auf, womit die jeweils nicht ausgewählten Schaltgabelarme in einer Schaltstellung verriegelbar sind. Dazu ist beispielsweise benachbart zu der Längsöffnung an dem Wählelement ein Verriegelungselement derart angeordnet, dass es in jeder Wählstellung des Wählelement jeweils in die Mitnahmenuten der nicht ausgewählten Schaltgabelarme hineinragt. Dadurch sind diese Schaltgabelarme in ihrer Bewegungsfreiheit in axialer Richtung blockiert und es ist sichergestellt, dass in jeder Wählstellung nur eine Schaltgabel betätigt werden kann. Ein derartiges, beispielsweise einteilig mit dem Wählelement ausgeführtes Verriegelungselement verringert durch die geringere Teileanzahl den Montageaufwand, die Kosten und den benötigten Bauraum im Vergleich zu Schalteinrichtungen mit separaten angeordneten Verriegelungselementen.
Schließlich wird ein mehrgängiges Schaltgetriebe beansprucht, welches eine erfindungsgemäße Einschienenschalteinrichtung aufweist.
Die Erfindung wird anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele, die in den nachfolgenden Figuren dargestellt sind, näher erläutert.
Die Figuren zeigen in
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einschienenschalteinrichtung in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2 die Einschienenschalteinrichtung aus Fig. 1 in einer Schnittdarstellung, bei der die Schnittebene entlang der Mittelachse verläuft,
Fig. 3 die Einschienenschalteinrichtung aus Fig. 1 in einer Schnittdarstellung, bei der die Schnittebene senkrecht zu der Mittelachse verläuft, Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einschienen- schalteinrichtung in einer Schnittdarstellung, bei der die Schnittebene entlang der Mittelachse verläuft und
Fig. 5 die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einschienen- schalteinrichtung in einer Schnittdarstellung mit einem Schnitt entlang der in Fig. 4 gezeigten Schnittlinie A-A.
Bei der in Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellten Einschienenschalteinrichtung 1 ist die Schaltschiene 2 zentral angeordnet. Die Schaltschiene 2 ist innerhalb eines Schaltgetriebes angeordnet, in einem Gehäuse 10 gelagert und von einem nicht dargestellten Schaltaktuator in axialer Richtung gegenüber dem Gehäuse 10 verschiebbar angeordnet. Das Gehäuse 10 kann das Getriebegehäuse selbst sein oder ein Gehäuse innerhalb des Getriebegehäuses.
Ein Schaltelement 3 ist auf der Schaltschiene 2 angeordnet und in axialer Richtung fest mit der Schaltschiene 2 verbunden. Das Schaltelement 3 ist als Schaltring ausgestaltet und auf der Schaltschiene 2 frei drehbar um eine Mittelachse 1 1 angeordnet. Einteilig mit dem Schaltelement 3 ist ein in radialer Richtung abstehender Schaltfinger 4 ausgeführt.
Axial verschiebbar auf der Schaltschiene 2 und ebenfalls frei drehbar gegenüber der Schaltschiene 2 ist ein Wählelement 5 angeordnet. Das Wählelement 5 weist einen Wählfinger 12 auf, mit dem ein nicht dargestellter Wählaktuator 13 wirkverbunden ist, um durch Verdrehen des Wählelementes 5 um die Mittelachse 1 1 die gewünschte Schaltgasse auszuwählen. Das Getriebe weist mindestens zwei Schaltgassen auf. Beim Verdrehen des Wählelementes 5 wird das Schaltelement 3 mitgedreht. Dies geschieht über eine formschlüssige Verbindung zwischen Schaltelement 3 und Wählelement 5, die durch den Schaltfinger 4 in Verbindung mit einer Längsöffnung 25 in dem Wählelement 5 gebildet wird. Der einteilig mit dem Schaltelement 3 ausgeführte Schaltfinger 4 ragt in radialer Richtung durch die Längsöffnung 25 in dem Wählelement 5 hindurch und ist in axialer Richtung entlang der Längsöffnung 25 verschiebbar. Der Schaltfinger 4 ist so breit ausgelegt, dass er an beiden Seiten an den Innenflächen der Längsöffnung 25 ansteht, sodass in Drehrichtung eine nahezu spielfreie, formschlüssige Verbindung vorliegt und dass das Schaltelement 3 bei einer Drehung des Wählelementes 5 von dem Schaltfinger 4 um den gleichen Winkelbetrag mitgedreht wird.
Auf der Schaltschiene 2 sind in diesem Beispiel drei Schaltgabeln 26, 27 und 28 axial verschiebbar angeordnet. Es sind auch Ausführungen mit einer anderen Anzahl an Schaltgabeln möglich. Jede der Schaltgabeln 26, 27 und 28 weist einen Schaltgabelarm 6, 7, und 8 auf, der an einem Ende starr mit der dazugehörigen Schaltgabel verbunden ist und im Bereich des anderen Endes eine Mitnahmenut 29 aufweist, in die das Schaltelement 3 mit seinem Schaltfinger 4 bei entsprechender Wählstellung hineinragt.
Zur axialen Fixierung des Wählelementes und zur Abstützung von Rastierkräften weist das Wählelement 5 einen einteilig mit dem Wählelement 5 ausgeführten Ansatz 14 auf. Der Ansatz 14 ragt im eingebauten Zustand in eine Ausnehmung 15 im Getriebegehäuse 10 hinein, sodass das Wählelement 5 in axialer Richtung gehäusefest gehalten ist, sich aber um die Mittelachse 1 1 drehen kann. Dazu ist die Ausnehmung 15 beispielsweise als bogenförmige Nut mit rechteckigem Querschnitt im Getriebegehäuse 10 ausgeformt, wobei sich die Nut in Richtung der Drehrichtung des Ansatzes 14 erstreckt.
Bei einer anderen, nicht dargestellten Ausführung der axialen Fixierung des Wählelementes 5 erfolgt die axiale Führung des Wählelementes 5 durch einen Stift. Dieser sitzt fest in einer Bohrung im Gehäuse und ragt in ein Langloch im Wählelement 5 hinein. Dieses Langloch verläuft senkrecht zur Drehachse in Umfangsrich- tung, um eine Verdrehung des Wählelementes 5 um die Mittelachse 1 1 zu ermöglichen. Das Schaltelement 3 ist in dieser Ausführung über eine Spielpassung und einen Sprengring 17 leicht drehbar, jedoch axialfest auf der Schaltschiene 2 gelagert. Er kann aber beispielsweise auch mittels eines Rollenlagers gelagert werden.
Das Schaltelement 3 weist eine Durchgangsbohrung 19 auf, in der ein Teil der Schaltstellungsrastierung 18 angeordnet ist. Die Schaltstellungsrastierung 18 weist eine Schraubendruckfeder 20, die Rastierhülsen 21 und 22 und die Rastiervertiefungen 1 6a und 1 6b auf. In der Durchgangsbohrung 19 befindet sich die Schraubendruckfeder 20, an deren beiden Enden jeweils eine Rastierhülse 21 bzw. 22 als Rastierelement angeordnet ist. Die Rastierhülsen 21 und 22 haben einen so großen Außendurchmesser, dass sie in der Durchgangsbohrung 1 9 sicher geführt werden, jedoch leicht verschiebbar sind, z.B. durch die Kraft der Schraubendruckfeder 20. Die Wählbewegung wird durch einen Wählaktuator 13 ausgelöst, der starr an einem Wählfinger 12 angreift und so das Wählelement zusammen mit dem Schaltelement 3 um deren gemeinsame Mittelachse 1 1 verdreht.
Im zusammengebauten Zustand in einer mittleren Schaltstellung, nämlich der Neutralstellung, wie es in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, werden die Rastierhülsen 21 und 22 von der Schraubendruckfeder 20 in die Rastvertiefungen 16a und 1 6b im Wählelement 5 gedrückt.
Ein Verriegelungselement 9 zum Verriegeln der nicht ausgewählten Schaltgabelarme 6, 7 bzw. 8 ist in Fig. 3 dargestellt. Benachbart zur Längsöffnung 25, durch die der Schaltfinger 4 in die Mitnahmenut 29 des jeweils ausgewählten Schaltgabelarmes 6, 7 bzw. 8 ragt, ist das Verriegelungselement 9 starr an dem Wählelement 5 angeordnet. In diesem Beispiel ist das Verriegelungselement 9 einteilig mit dem Wählelement 5 ausgeführt.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Bauteile, die in beiden Ausführungsformen die gleiche Funktion ausüben, sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Auf der zentral angeordneten Schaltschiene 2 ist das Schaltelement 3 in Form einer Schaltbuchse frei drehbar gelagert. In axialer Richtung ist das Schaltelement 3 durch den Sprengring 17 auf der Schaltschiene 2 festgehalten.
Konzentrisch zu dem buchsenförmigen Schaltelement 3 ist das ebenfalls buchsenförmige Wählelement 5 auf dem Schaltelement 3 angeordnet. In axialer Richtung ist das Schaltelement 3 verschiebbar gegenüber dem Wählelement 5. Das Wählelement 5 ist durch seinen einteilig angeformten Ansatz 14 in axialer Richtung in dem Getriebegehäuse 10 festgelegt. Das Wählelement 5 kann jedoch um eine gemeinsame Mittelachse 1 1 gegenüber der Schaltschiene 2 verdreht werden.
Das Schaltelement 3 weist einen starr am Schaltelement 3 angeordneten Schaltfinger 4 auf, der durch eine Längsöffnung 25 im Wählelement 5 hindurchragt in eine Mitnahmenut 29 des jeweils ausgewählten Schaltgabelarmes 6, 7 bzw. 8 hinein. Der Schaltfinger 4 bildet in Verbindung mit der Längsöffnung 25 wieder eine formschlüssige Verbindung zur Übertragung der Wählbewegung vom Wählelement 5 auf das Schaltelement 4, wodurch das Wählelement 5 jede Drehbewegung zur Auswahl der Schaltgasse gemeinsam mit dem Schaltelement 3 ausführt. Die Wählbewegung wird auch hier durch einen Wählaktuator 13 ausgelöst, der an einem starr am Wählelement 5 angeordneten Wählfinger 12 angreift und so das Wählelement 5 zusammen mit dem Schaltelement 3 um deren gemeinsame Mittelachse 1 1 verdreht.
Auch diese Ausführungsform weist, wie in Fig. 5 dargestellt ist, ein starr am Wählelement 5 angeordnetes Verriegelungselement 9 auf, welches in die Mitnahmenuten der nicht ausgewählten Schaltgabelarme 6, 7 bzw. 8 eingreift und diese gehäusefest verriegelt, so dass sich bei einer axialen Schaltbewegung der Schaltschiene 2 nur die jeweils ausgewählte Schaltgabel 6, 7 oder 8 mit der Schaltschiene 2 bewegt.
Bei dieser zweiten Ausführungsform ist die Schaltstellungsrastierung 18 entgegen der Schaltstellungsrastierung beim ersten Ausführungsbeispiel so ausgeführt, dass ein federnd vorgespanntes Rastierelement 21 an dem Wählelement 5 angeord- net und in einer Rastvertiefung 1 6 einrastbar ist, die im Schaltelement 3 angeordnet ist. Dabei wird das Rastierelement 21 von einer Schraubendruckfeder 23 in die Rastvertiefung 16 gedrückt, wobei die Schraubendruckfeder 23 durch eine Verschlussschraube 24 vorgespannt ist. Alternativ zu der Verschlussschraube 24 kann die Schraubendruckfeder durch ein Halteblech oder einen Verschlussstopfen gehalten werden. In der Fig. 4 ist die Einschienenschalteinrichtung 1 in der mittleren Neutralstellung rastiert. Daneben werden bei der dargestellten Ausführungsform jedoch auch beide Schaltstellungen rastiert, wie an den beiderseits der Rastvertiefung 1 6 angeordneten zwei Rastvertiefungen zu erkennen ist. Zur Beeinflussung der Rastier- krafthöhe und des Rastierkraftverlaufs können die Rastvertiefungen auch verschiedene Tiefen und Formen, wie z.B. gerundete Flanken aufweisen.
Die Funktion der Einschienenschalteinrichtung 1 ist bei beiden beschriebenen Ausführungsformen im Wesentlichen gleich. Zum Schalten eines neuen Ganges werden vom Wählaktuator 13 zunächst das Wählelement 5 und das Schaltelement 3 verdreht, bis der Schaltfinger 4 in der gewünschten Mitnahmenut 29 des auszuwählenden Schaltgabelarmes 6, 7 oder 8 steht. Damit ist die gewünschte Schaltgasse ausgewählt. Da die Schaltstellungsrastierung 18 zwischen dem Schaltelement 3 und dem Wählelement 5 angeordnet ist und sich das Schaltelement 3 gemeinsam mit dem Wählelement dreht, bleibt die zum Wählen der Schaltgasse notwendige Kraft relativ gering und vollständig unbeeinflusst von der Schaltstellungsrastierung 18.
Nachdem die gewünschte Schaltgasse ausgewählt ist, wird die Schaltschiene 2 von dem nicht dargestellten Schaltaktuator in axialer Richtung verschoben. Dabei nimmt die Schaltschiene 2 die axialfest mit ihr verbundenen Teile, nämlich das Schaltelement 3 mit dem Schaltfinger 4, den ausgewählten Schaltgabelarm 6, 7 oder 8 mit der Schaltgabel 26, 27 oder 28 und schließlich die dazugehörige Schaltmuffe mit in die gewünschte Schaltstellung. Bei dieser Schaltbewegung wird die Rastierkraft der Schaltstellungsrastierung 18 überwunden. Mit dem Erreichen der gewünschten Schaltstellung rastet die Schaltstellungsrastierung 18 in einer dafür vorgesehenen Rastvertiefung wieder ein. Zum Umschalten in einen anderen Gang wird zunächst vom Schaltaktuator die Neutralstellung angefahren, danach wählt der Wählaktuator die gewünschte Schaltgasse aus, bevor der Schaltaktuator danach in den gewünschten Zielgang schaltet.
Im Rahmen dieser Erfindung sind Schaltstellungsrastierungen denkbar, die eine Neutralstellung und/oder eine oder mehrere Schaltstellungen rastieren. Selbstverständlich lassen sich die einzelnen Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen kombinieren. So kann das Schaltelement bei der ersten Ausführungsform beispielsweise ebenfalls buchsenförmig ausgestaltet sein und umgekehrt das Schaltelement bei der zweiten Ausführungsform als Schaltring ausgeführt werden.
Bezuqszeichen
Einschienenschalteinrichtung
Schaltschiene
Schaltelement
Schaltfinger
Wählelement
Schaltgabelarm
Schaltgabelarm
Schaltgabelarm
Verriegelungselement
Getriebegehäuse
Mittelachse
Wählfinger
Wählaktuator
Ansatz
Ausnehmung
Rastvertiefung
a Rastvertiefung
b Rastvertiefung
Sprengring
Schaltstellungsrastierung
Durchgangsbohrung
Schraubendruckfeder
Rastierelement
Rastierelement
Schraubendruckfeder
Verschlussschraube
Längsöffnung
Schaltgabel
Schaltgabel Schaltgabel Mitnahmenut

Claims

Patentansprüche
1 . Einschienenschalteinrichtung (1 ) für ein mehrgängiges Schaltgetriebe mit einer Schaltschiene (2), einem Schaltelement (3) und einem Wählelement (5), wobei die Schaltschiene (2) in einem Getriebegehäuse (10) axial verschiebbar angeordnet ist, wobei das Schaltelement (3) in axialer Richtung fest mit der Schaltschiene (2) verbunden ist und eine axiale Schaltbewegung wahlweise auf einen von mindestens zwei Schaltgabelarmen (6, 7, 8) überträgt, wobei das Wählelement (5) in Bezug auf das Getriebegehäuse (10) in axialer Richtung gehäusefest angeordnet ist, und wobei das Schaltelement (3) und das Wählelement (5) gemeinsam um eine Mittelachse (1 1 ) schwenkbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen dem Schaltelement (3) und dem Wählelement (5) wirksam angeordnete Schaltstellungsrastierung (18) vorgesehen ist.
2. Einschienenschalteinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein federnd vorgespanntes Rastierelement (20, 21 , 22) als Teil der Schaltstellungsrastierung (18) am Schaltelement (3) angeordnet ist, das in mindestens einer Rastvertiefung (1 6) im Wählelement (5) einrastbar ist.
3. Einschienenschalteinrichtung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (3) als Schaltring ausgebildet ist, der auf der Schaltschiene (2) konzentrisch zu einer gemeinsamen Mittelachse (1 1 ) angeordnet ist.
4. Einschienenschalteinrichtung (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstellungsrastierung (18) in einer Durchgangsbohrung (19) in dem Schaltelement (3) senkrecht zu der Mittelachse (1 1 ) angeordnet ist und eine Schraubendruckfeder (20) umfasst, an deren beiden Enden jeweils eine Rastierhülse als Rastierelement (21 , 22) angeordnet ist, so dass die Rastierhülsen (21 , 22) in einander entgegen gesetzten Richtungen in entsprechende Rastvertiefungen (1 6a, 1 6b) in dem Wählelement (5) gedrückt werden.
5. Einschienenschalteinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein federnd vorgespanntes Rastierelement (21 ) an dem Wählelement (5) angeordnet und in mindestens einer Rastvertiefung (1 6) einrastbar ist, die im Schaltelement (3) angeordnet ist.
6. Einschienenschalteinrichtung (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wählelement (5) einen buchsenförmigen Grundkörper aufweist und konzentrisch zu dem buchsen- oder ringförmigen Schaltelement (3) angeordnet ist.
7. Einschienenschalteinrichtung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (3) einen Schaltfinger (4) aufweist, der axialkraftübertragend mit jeweils einem der Schaltgabelarme (6, 7, 8) verbindbar ist.
8. Einschienenschalteinrichtung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wählelement (5) eine in axialer Richtung ausgerichtete Längsöffnung (25) aufweist, durch die der Schaltfinger (4) des Schaltelementes (3) hindurchgeführt ist.
9. Einschienenschalteinrichtung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Wählelement (5) ein Verriegelungselement (9) starr angeordnet ist, womit die jeweils nicht ausgewählten Schaltgabelarme (6, 7, 8) in einer Schaltstellung verriegelbar sind.
10. Mehrgängiges Schaltgetriebe, gekennzeichnet durch eine Einschienenschalteinrichtung (1 ) gemäß einem der vorgenannten Ansprüche.
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