PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102005052478A1 10.05.2007
Titel Schalteinrichtung
Anmelder Schaeffler KG, 91074 Herzogenaurach, DE
Erfinder Pechtl, Volker, Dipl.-Ing. (FH), 92224 Amberg, DE;
Krämer, Klaus, 91460 Baudenbach, DE
DE-Anmeldedatum 03.11.2005
DE-Aktenzeichen 102005052478
Offenlegungstag 10.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.05.2007
IPC-Hauptklasse F16H 63/32(2006.01)A, F, I, 20051103, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16H 63/38(2006.01)A, L, I, 20051103, B, H, DE   B21D 53/84(2006.01)A, L, I, 20051103, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung (1) für ein Zahnräderwechselgetriebe mit einer Schaltgabel (3), welche einen gabelförmigen Grundkörper (4) mit Gabelenden (18, 19), eine Schaltstangenanbindung (5) und einer zu einer Längsachse (7) parallelen Schaltstange (2) aufweist, wobei die Schaltgabel (3) entlang der Längsachse (7) gelagert ist.

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe mit einer Schaltgabel, welche einen gabelförmigen Grundkörper mit Gabelenden, eine Schaltstangenanbindung und einer zu einer Längsachse parallelen Schaltstange aufweist, wobei die Schaltgabel entlang der Längsachse gelagert ist.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Schalteinrichtung ist in DE 199 40 628 C1 beschrieben. Auf der Schaltschiene ist mittels eines Schwenkzapfens eine Schaltgabel in Längsrichtung der Schaltschiene nicht verschiebbar festgehalten. Ein Abschnitt der Schaltschiene ist mit zwei aneinander gegenüberliegenden sowie zueinander planparallelen Führungsflächen versehen. Die Schaltgabel umgreift den Abschnitt mit den Führungsflächen mit einem gabelartig ausgebildeten Vorsprung. Der Abschnitt mit den Führungsflächen weist ein von der einen Führungsfläche zu der anderen Führungsfläche durchgehendes Loch auf, in dem der Schwenkbolzen aufgenommen ist. Der Schwenkbolzen erstreckt sich oberhalb der einen Führungsfläche und unterhalb der anderen Führungsfläche über den Abschnitt hinaus in die Schaltgabel. In einer Querebene der Schaltschiene von vorne oder hinten betrachtet ist seitlich des Abschnitts zwischen der Schaltschiene und dem Abschnitt ein Spiel vorgesehen. Die Schaltgabel kann somit um eine die Rotationsachse des Schwenkbolzens bildende Schwenkachse um einen geringen Betrag geschwenkt werden. Der Schwenkwinkel ist durch die Drüse des Spiels festgelegt. Die Herstellung einer derartigen Anordnung ist relativ aufwendig und die Kosten für die Herstellung sind deshalb relativ hoch, da z. B. die Bohrung für die Aufnahme des Schwenkbolzens passgenau ausgeführt sein muss. Ebenso ist der Aufwand zur Montage der Schaltschiene mit der Schaltgabel relativ hoch, da vor Einführung des Schwenkbolzens die Bohrungen in der Schaltgabel und in dem Abschnitt der Schaltschiene zueinander ausgerichtet sein müssen.

Eine weitere Schaltgabel ist in FR 11 96 085 offenbart, wobei eine Schaltschiene mit zwei Schaltgabeln dargestellt ist. Die beiden Schaltgabeln weisen jeweils einen gabelförmigen Grundkörper auf und sind mit einer Führungseinheit längsverschieblich auf einer feststehenden Schaltstange angeordnet. Die Schaltgabeln werden durch nicht dargestellte Schaltfinger bewegt. Dabei werden die Positionen, die den eingelegten Gängen und der Neutralstellung entsprechen, durch ein Rastgebirge vorgegeben, welches in die Schaltgabeln eingearbeitet ist. Die Rastierung der spanlos hergestellten Schaltgabeln erfolgt durch ein Rastelement, welches in einer durch die Schaltstange verlaufenden Durchgangsbohrung angeordnet ist. Aufgrund der komplexen Form ist die Fertigung eines derartigen Schaltgabelpaares aufwendig, zumal zusätzlich die Schaltstange durchbohrt werden muss. Weiterhin bestehen die Schaltgabeln aus vergleichsweise viel Blech und sind damit schwer.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit eine gewichtsoptimierte Schaltgabel zu schaffen, welche sich mittels geringen Aufwands herstellen und montieren lässt und welche von der Art der verwendeten Schaltschiene unabhängig ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Die Schaltstangenanbindung besteht dabei aus zwei umgeformten Blechhälften, welche miteinander und mit der Basis des Grundkörpers fest verbunden sind und im montierten Zustand der Schalteinrichtung die Schaltstange in Umfangsrichtung vollständig oder zumindest über einen großen Winkelbereich &PHgr; umschließen. Groß bedeutet dabei, dass die Schaltstange von den beiden Blechhälften zumindest fast vollständig umgeben sind. Aus fertigungstechnischen Gründen sind scharfe Abkantungen durch Kaltumformtechniken in der Regel nicht zu erreichen, daher werden die Blechhälften nicht vollständig an der Schaltstange anliegen. Auch aus Festigkeitsgründen kann es sinnvoll sein, kleinere Biegeradien für die Blechhälften zu verwenden, was dann zu einer Verkleinerung des umschließenden Winkelbereichs führt.

Die Blechhälften lassen sich besonders einfach beispielsweise durch Stanzen und Biegen herstellen. Dabei ist es möglich, die Blechhälften im Bereich der Anbindung an die Schaltstange komplementär auszubilden. Für verschiedene Schalteinrichtungen muss deshalb nicht die gesamte Schaltgabel neu angepasst werden, es genügt eine Adaptierung der umgeformten Blechhälften, welche die Schaltstangenanbindung bilden. Die Erfindung ermöglicht somit weiterhin in vorteilhafter Weise, dass auch Schaltstangen verwendet werden können, welche einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Im Vergleich zu als zylindrische Führungen ausgebildete Schaltstangenanbindungen ist die erfindungsgemäße Schaltstangenanbindung besonders leicht umformbar, materialsparend und damit kostengünstig herstellbar.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Blechhälften miteinander mittels eines Schweißverfahrens, beispielsweise Punktschweißen, stoffschlüssig miteinander verbunden. Dieses Fügeverfahren ist besonders einfach zu realisieren und gibt einen festen, stoffschlüssigen Halt. Die Verbindung der Einzelteile Schaltgabelanbindung und Grundkörper kann ebenfalls durch ein Schweißverfahren realisiert werden. In einer weiteren Ausgestaltung werden die beiden Blechhälften miteinander mittels Clinchen oder Nieten verbunden. Gegenüber dem Schweißen hat dies den Vorteil, dass sich die Blechhälften weniger verziehen und so eine größere Genauigkeit erreicht werden kann.

In der Weiterbildung nach Anspruch 5 weist die Schaltstangenanbindung in besonders gering belasteten Bereichen Ausnehmungen auf. Es hat sich herausgestellt, dass bei einer Schaltstangenanbindung, die aus Blech besteht und keine Ausnehmungen aufweist, die Randbereiche wesentlich stärker belastet sind als die Innenbereiche. In den Innenbereichen werden deshalb Durchgangsausnehmungen vorgesehen, um das Gewicht zu reduzieren, ohne dass die Steifigkeit signifikant leidet.

In einer weiteren Variante der Erfindung ist eine dieser Ausnehmungen als ein Schaltmaul ausgebildet, welches mit einem Schalttinger in Eingriff bringbar ist. Diese Variante ist bei minimalem Gewicht auch gleichzeitig besonders raumsparend.

In einer Schalteinrichtung nach Anspruch 6 weisen die Blechhälften jeweils eine Rastkontur auf. Dabei wirkt die Rastkontur mit einem Rastelement zusammen, welches die geschalteten Gänge, bzw. die Neutralstellung fixiert. In der Regel ist daher die Rastkontur als ein Rastgebirge mit drei Vertiefungen ausgebildet. Durch diese Anordnung der Rastkontur in der Schaltstangenanbindung kann eine Arretierung der Schalteinrichtung erfolgen, ohne dass ein großer radialer Bauraum vorhanden ist.

Gemäß Anspruch 9 weist die Schaltstange eine Durchgangsausnehmung auf, in welcher ein Rastelement angeordnet ist. Dieses ist dadurch raumsparend und verliersicher angeordnet, da es von beiden Seiten durch die Blechhälften begrenzt wird. Weisen die Blechhälften jeweils eine Rastkontur auf, welche sich zudem gegenüberliegen und optimalerweise symmetrisch zueinander ausgebildet sind, kann das Rastelement auf die Schaltstangenanbindung mit doppeltem Hub wirken. Dies ermöglicht letztlich die Verwendung eines besonders kleinen Rastelements und eine Schwächung der Schaltstange durch eine große Durchgangsausnehmung wird vermieden. Als Rastelemente kommen alle Rastelemente des Standes der Technik in Frage, beispielsweise in Ausführung mit einer Rastkugel, die wälzgelagert sein kann.

Zusammenfassend ermöglicht es die Erfindung, eine kostengünstige und masseoptimierte Anbindung einer verschwenkbaren und/oder verschiebbaren Schaltgabel, die vorzugsweise kalt umgeformt ist, an eine Schaltstange herzustellen. Die zweiteilige Bauweise mit den beiden Blechhälften benötigt geringere Umformkräfte, wodurch die Blechstärke noch einmal reduziert werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung,

2 einen Querschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Schalteinrichtung,

3 einen Längsschnitt der Schalteinrichtung nach 2 entlang III-III,

4 einen Längsschnitt eines Teils der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung nach 1 in der Ebene des Rastelements,

5 einen Längsschnitt der Schalteinrichtung nach 1 in der Ebene des Rastelements,

6 eine Aufsicht auf die Schalteinrichtung nach 1.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. 1 zeigt eine Schalteinheit 1, die aus einer Schaltstange 2 und einer Schaltgabel 3 besteht. Die Schaltgabel 3 wiederum besteht aus einem Grundkörper 4 und einer Schaltstangenanbindung 5, welche durch zwei Blechhälften 6, 7 gebildet wird. Die Blechhälften 6, 7 bilden dabei ein multifunktionales, dreidimensionales Bauteil, das an seinem ersten Ende 28 beispielsweise durch Schweißen mit dem Grundkörper 4 fest verbunden ist, das im Bereich der Schaltstangenanbindung 5 die Schaltstange 2 aufnimmt und dass an seinem zweiten Ende 29 ein Schaltmaul 10 für einen Schaltfinger oder ein ähnliches Betätigungselement bietet. Die Blechhälften 6, 7 sind im Bereich der Schaltstange 2 jeweils halbkreisförmig gebogen, um die Schaltstange 2 formschlüssig um einen Winkel &PHgr; zu umschließen, der hier dem Vollwinkel 360° entspricht (2).

Aus den 2 und 3 geht hervor, dass die Blechhälften 6, 7 außer im Bereich der Schaltstangenanbindung 5 und des Grundkörpers 4 parallel zueinander verlaufen und miteinander verbunden sind. Das Verbinden erfolgt beispielsweise mittels Widerstandsschweißen, Clinchen, Nieten oder ähnlichen Fügeverfahren. Durch den Verbund erhöht sich die Festigkeit und Steifigkeit, so dass mit geringeren Blechstärken gearbeitet werden kann, was wiederum eine Masse-, Material- und damit Kostenersparnis zur Folge hat. Um die Masse weiter zu optimieren, ist die Schaltstangenanbindung 5 mit Durchgangsausnehmungen 14 versehen. Diese Durchgangsausnehmungen 14 sind dabei bevorzugt an denjenigen Stellen angeordnet, die bei einer vergleichbaren Schaltstangenanbindung ohne diese Ausnehmungen am geringsten belastet sind. Sie lassen sich mit Methoden der Finite-Elemente-Theorie oder durch konkrete, auf die spezifische Einbausituation abgestellte Versuche berechnen, bzw. ermitteln. Durch die Ausnehmungen 8, 9 entstehen Randbereiche 11a, 11b, 11c, 11d der Schaltstangenanbindung 5, die als Stege ausgebildet sind. Die Stegbreiten ba, bb, bc, bd der Randbereiche 11a, 11b, 11c, 11d sind geringer als die Verbindungsbreite bs, welche die Breite der Schaltstangenanbindung 5 am Grundkörper 4 darstellt. Eine Ausnehmung 8, 9, die bezüglich der Schaltstange 2 auf der dem Grundkörper 4 abgewandten Seite liegt, fungiert dabei als Schaltmaul 10.

Wie aus den 4 und 5 ersichtlich ist, ist die Schaltstangenanbindung 5 im Bereich der Schaltstange 2 mit Rastkonturen 12, 13 versehen. Des weiteren ist die Schaltstange 2 mit einer Durchgangsausnehmung 14 versehen, in welche ein Rastelement 15 eingesetzt ist. In der erfindungsgemäßen Schalteinheit 1 sind Schaltstangenanbindung 5 und Schaltstange 2 zueinander beweglich angeordnet. Verschieben sich die Bauteile zueinander, so fährt das Rastelement 15 die Rastkonturen 12, 13 ab. In besonders vorteilhafter Weise sind die Rastkonturen 12, 13 als von der Schaltstange wegweisende Ausbuchtungen ausgebildet, wobei die mittlere Ausbuchtung der Neutralstellung und die beiden anderen Ausbuchtungen geschalteten Gängen entsprechen. Das Rastelement 15 besteht beispielsweise aus zwei ineinander gesteckten Hülsen 26, 27, wobei die kalottenförmigen Enden der Hülsen 26, 27 durch ein Federelement 22 mit einer Kraft beaufschlagt sind. Radial nach außen werden die Hülsen 26, 27 durch die Rastkonturen 12, 13 gehalten, so dass das Rastelement 15 verliersicher angeordnet ist. Dadurch, dass jede der Blechhälften 6, 7 mit einer Rastkontur 12, 13 versehen ist, wird das Rastelement 15 im Vergleich zu Schalteinrichtungen mit nur einer Rastkontur mit doppeltem Hub beaufschlagt. Infolge dessen brauchen die Blechhälften 6, 7 nicht so sehr verformt werden, bzw. es ist ein kleineres Rastelement 15 notwendig, um das gleiche Schaltgefühl zu vermitteln. Zur Befestigung des Rastelements 15 ist kein Pressverband notwendig und durch die Anordnung in der Schaltstange 2 ist auch radial lediglich ein geringer Bauraum erforderlich.

Die Schaltstangenanbindung 5 wird durch Gleitbuchsen 17 gelagert. Das Schaltmaul und in den Grundkörper 4 eingesetzte Gleitschuhe 24 können als Referenz zum Ausspindeln von Lagerstellen 30 aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten nach den Fügevorgängen dienen. Die Schaltstange kann über einen Stift 23, der in einer Aufnahmebohrung der Schaltstange positioniert ist, bezüglich des Getriebegehäuses fixiert werden, um sie gegen unerwünschte Verdrehung zu sichern.

1
Schalteinheit
2
Schaltstange
3
Schaltgabel
4
Grundkörper
5
Schaltstangenanbindung
6
Blechhälfte
7
Blechhälfte
8
Ausnehmung
9
Ausnehmung
10
Schaltmaul
11a
bis d Randbereiche
12
Rastkontur
13
Rastkontur
14
Durchgangsausnehmung
15
Rastelement
16
Rastgebirge
17
Gleitbuchse
18
Gehäuse
19
Gehäuseboden
20
Gehäusewand
21
Gehäusewand
22
Federelement
23
Stift
24
Gleitschuhe
25
Nieten
26
Hülse
27
Hülse
28
erstes Ende
29
zweites Ende
30
Lagerstelle
bs
Verbindungsbreite
ba, bb, bc, bd
Stegbreiten
&PHgr;
Winkel


Anspruch[de]
Schalteinrichtung (1) für ein Zahnräderwechselgetriebe mit einer Schaltgabel (3), welche einen gabelförmigen Grundkörper (4) mit Gabelenden (18, 19), eine Schaltstangenanbindung (5) und einer zu einer Längsachse (7) parallelen Schaltstange (2) aufweist, wobei die Schaltgabel (3) entlang der Längsachse (7) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstangenanbindung (5) aus zwei umgeformten Blechhälften (6, 7) besteht, welche miteinander und mit dem Grundkörper (4) fest verbunden sind und im montierten Zustand der Schalteinrichtung (1) die Schaltstange (2) in Umfangsrichtung vollständig oder zumindest über einen großen Winkel (&phgr;) umschließen. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechhälften (6, 7) miteinander mittels eines Schweißverfahrens stoffschlüssig verbunden sind. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstangenanbindung (5) mit dem Grundkörper (4) verschweißt ist. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechhälften (6, 7) miteinander mittels Clinchen oder Nieten verbunden sind. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstangenanbindung (5) Ausnehmungen (8, 9) aufweist, welche als Durchgangsausnehmungen ausgebildet sind. Schalteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausnehmung (9) als Schaltmaul (10) ausgebildet ist. Schalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (8, 9) derart ausgebildet sind, dass die Randbereiche (11a, 11b, 11c, 11d) als Stege Stegbreiten ba, bb, bc, bd aufweisen, die jeweils geringer sind als die Verbindungsbreite bs der Schaltstangenanbindung (5) entspricht. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechhälften (6, 7) jeweils eine Rastkontur (12,13) aufweisen. Schalteinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange (2) eine Durchgangsausnehmung (14) aufweist, in welcher ein Rastelement (15) angeordnet ist. Schalteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rastkontur (12) und die zweite Rastkontur (13) sich bezüglich der Schaltstange (2) gegenüber liegen. Schalteinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rastkontur (12) und die zweite Rastkontur (13) gleich ausgebildet sind, so dass sie bezüglich der Schaltstange (2) ein symmetrisches Rastgebirge (16) bilden. Schalteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (15) zumindest ein Gehäuse (18) mit einem Gehäuseboden (19) und Gehäusewänden (20,21) aufweist, wobei im Gehäuse (18) ein Federelement (22) angeordnet ist. Schalteinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (18) aus zwei ineinander gesteckten Hülsen (26, 27) ausgebildet ist, wobei in der inneren Hülse (26) das Federelement (22) angeordnet ist. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgabel (3) auf der Schaltstange (2) mittels einer Gleitbuchse (17) gelagert ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com