DE29923146U1

DE29923146U1 - Schaltvorrichtung für ein Wechselgetriebe von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE29923146U1
Application number: DE29923146U
Authority: DE
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2000-03-30
Anticipated expiration: 2009-12-25

Description

INA Wälzlager Schaeffler oHG, 91072 Herzogenaurach

ANR 91 50 099

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Schaltvorrichtung für ein Wechselgetriebe von Fahrzeugen

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Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung, in der ein Schaltelement drehstarr auf einer Schaltwelle eines mechanisch oder automatisiert schaltbaren Wechselgetriebes befestigt ist. Das Schaltelement ermöglicht eine Sicherung von Verstellpositionen der verschiebbar und verdrehbar angeordneten Schaltwelle und stellt eine exakte Schaltung sicher. Das drehfest auf der Schaltwelle befestigte Schaltelement bildet eine radial versetzt zur Schaltwelle angeordnete Mantelfläche, über die das Schaltelement mit Bauteilen zusammenwirkt, die der Schaltwelle nebengeordnet sind. Das spanlos hergestellte Schaltelement bildet einen Hohlkörper, dessen Mantelfläche in einem radialen Abstand zu der Schaltwelle verläuft. Das Schaltelement steht in einer Wirkverbindung zu Bauteilen, die der Schaltwelle nebengeordnet sind.

Hintergrund der Erfindung

(A/ Aus dem Stand der Technik sind Schaltvorrichtungen bekannt mit unterschiedlich gestalteten Schaltelementen, die drehstarr mit der Schaltwelle verbunden sind.

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Die DE 198 05 924 A1 zeigt eine Schaltvorrichtung mit einer als Hohlkörper gestalteten SchaltweUe auf der ein Schaltelement befestigt ist. Das mit einer

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Schaltkulisse und einer winkelversetzt dazu angeordneten Rastierung versehene Schaltelement steht ausschließlich mit Baueinheiten in Wirkverbindung, die der Schaltwelle bzw. der Schaltvorrichtung nebengeordnet sind. In axialer Verlängerung ist dem Schaltelement eine Hülse vorangestellt, über die das Schaltelement unmittelbar auf der Schaltwelle durch eine Nietung befestigt ist.

Die DE 195 80 804 A1 offenbart ein spanlos hergestelltes Schaltelement, welches über eine Führungshülse drehfest auf der Schaltwelle befestigt ist. An einem Ende der Führungshülse ist eine Scheibe unlösbar angeordnet, die von einer äußeren Hülse umschlossen ist. In den Außenumfang, d. h. in die Mantelfläche der äußeren Hülse sind Rastausnehmungen eingeformt, die für eine separate der Schaltwelle nebengeordnete Schaltarretierung bestimmt sind. Die gerundet ausgebildeten Rastausnehmungen sind dabei der Formgebung einer Rastkugel angepasst, mit der die Schaltarretierung an dem Schaltelement federnd abgestützt ist.

Die bekannten Lösungen zeigen Schaltelemente, die passiv, d. h. von der Schaltwelle nebengeordneten Baueinheiten beaufschlagt sind zur Verschiebung und/oder Verdrehung in eine bestimmte Schaltposition bzw. zur Einhaltung bestimmter Verstellpositionen der Schaltwelle. Weiterhin zeigen die Schaltelemente einen mehrteiligen, hohe Fertigungskosten verursachenden Aufbau bzw. eine axiale Länge, die in vielen Schaltvorrichtungen aufgrund der vorhandenen Einbauverhältnisse nicht einzubringen sind.

Aufgabe der Erfindung

A. Von den technischen Mängeln bekannter Lösungen ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein bauteiloptimiertes und bauraumoptimiertes Schaltelement für eine Schaltvorrichtung zu schaffen, das weiterhin einen Kostenvorteil sowie ein reduziertes Gewicht aufweist.

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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 25.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Schaltelement einen einteilig gestalteten topfförmigen Grundkörper. Für einen großen Stückzahlbedarf eines derartigen Bauteils eignet sich für die Herstellung ein spanloses Tiefziehverfahren. Alternativ dazu schließt die Erfindung einen mehrteiligen Grundkörper ein, dessen Einzelteile an Trennebenen unlösbar oder formschlüssig miteinander befestigt sind. Ein weiterer Aufbau des erfindungsgemäßen Schaltelementes umfasst eine zylindrische Hülse, die endseitig mit einem scheibenartigen, den Boden bildenden Bauteil versehen ist, über den das Schaltelement auf der Schaltwelle befestigt ist. Ein einteiliges Schaltelement kann weiterhin durch Rollen eines Blechbandes hergestellt werden, dessen Enden an einer in Richtung der Längsachse verlaufenden Trennebene miteinander verbunden sind. Einseitig ist das Blechband mit einem umlaufenden, radial nach innen gerichteten, den Boden bildenden Bord versehen.

Die Gestaltungsvielfalt des erfindungsgemäßen Schaltelementes unterstreichend kann dieses ebenfalls aus zwei in axialer Richtung angeordneten Abschnitten gebildet werden. Diese vorzugsweise zylindrischen Körper werden in einer Trennebene unlösbar miteinander verbunden, die rechtwinkelig zu der Längsachse des Schaltelementes verläuft.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, das der Schaltfinger in einer Einbaulage der Schaltwelle formschlüssig in eine der Schaltwelle benachbart angeordnete Schaltkulisse eingreift, wodurch eine aktive Schaltkraftübertragung erreichbar ist.

Für ein Schaltelement bestehend aus zwei in axialer Richtung angeordneten Abschnitten ist erfindungsgemäß vorgesehen, diese auch als Tiefziehteile zu gestalten mit voneinander abweichenden geometrischen Formen. Beispielsweise kann ein erster Abschnitt mit einer Schaltgasse versehen sein und der zugehörige zweite Abschnitt mit einer Rastkontur sowie ergänzend mit einem

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Schaltfinger. Die Befestigung der Abschnitte erfolgt vorzugsweise mittels einer unlösbaren Verbindung, z. B. durch eine Schweißung oder Lötung an der Trennebene, die vorzugsweise rechtwinkelig zu der Längsachse des Schaltelementes verläuft.
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Das erfindungsgemäße Schaltelement schließt weiterhin eine kostengünstige Anordnung aller erforderlichen Betätigungsglieder ein. Beispielsweise ist der radial aus der Mantelfläche des Schaltelementes austretende Schaltfinger in eine Bohrung der Mantelfläche eingepaßt und unlösbar durch eine Schweißung oder Lötung bzw. eine Verstemmung befestigt. In der Einbaulage greift der Schaltfinger formschlüssig in eine dem Schaltelement nebengeordnete Schaltkulisse ein.

Die Erfindung schließt weiterhin ein Schaltelement ein mit einer radialen hervorstehenden Abweiskontur zur Vermeidung einer Fehlschaltung. Die auf der Mantelfläche des Schaltelementes angeordnete Abweiskontur ist derartig gestaltet, dass diese beispielsweise bei einer Rückschaltung von der 5-Gangstufe in die 4-Gangstufe zwangsweise eine Fehlschaitung in den Rückwärtsgang unterbindet. Erfindungsgemäß kann die Abweiskontur spanlos in die Mantelfläehe des Schaltelements eingeformt werden. Alternativ kann die radial aus der Mantelfläche hervorstehende Abweiskontur als ein separates Bauteil unlösbar auf die Mantelfläche aufgesetzt und unlösbar befestigt werden.

Das, auch als Multifunktionsteil zu bezeichnende Schaltelement kann weiterhin mit elektrischen Komponenten, elektrischen Schaltern, zusammenwirken. Beispielsweise kann das Schaltelement unmittelbar mit einem elektrischen Schalter, einem Magnet oder einem Impulsgeber bestückt werden, um damit beispielsweise geschwindigkeitsabhängig, d. h. in verschiedenen Gangstufen Aggregate des Fahrzeugs aktivieren, steuern bzw. betätigen zu können, oder die Neutralstellung der Getriebeschaltung anzuzeigen. Neben einer unmittelbaren Anordnung zumindest einer elektrischen Komponente an dem Schaltelement, kann eine derartige Einrichtung ebenfalls lagefest an einem der Schaltwelle bzw. dem Schaltelement nebengeordneten Bauteil positioniert werden, zur Er-

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zielung einer Wirkverbindung mit einer dem Schaltelement zugeordneten elektrischen Einrichtung. Die Wirkverbindung zwischen der elektrischen Komponente und dem Schaltelement erfolgt dabei vorzugsweise berührungslos. Die elektrische Komponente, bzw. die Schaltkomponente kann erfindungsgemäß beispielsweise einen Magnet, einen Sensor oder einen Chip umfassen. Als Impulsgeber eignen sich beispielsweise Schlitze oder radiale Hervorhebungen bzw. Aufsätze, die an der Mantelfläche der Schaltelementes oder dem Bauteil angeordnet sind, welches dem Schaltelement nebengeordnet ist und das mit einer Meßwerterfassung bzw. mit dem Impulsgeber zusammenwirken.

Zusätzlich oder alternativ ist an der Mantelfläche des Schaltelementes ein Anschlagnocken angeordnet, der wie der Schaltfinger befestigt mit einer separat zur Schaltwelle angeordneten Sperreinheit, beispielsweise einer Rückwärtsgangsperre, zusammenwirkt. Für unmittelbar auf dem Schaltelement befestigte Sperreinheiten bietet es sich an, in die Mantelfläche des Schaltelementes eine Achse anzuordnen, auf der eine als Rückwärtsgangsperre dienende Sperrklinke drehbar angeordnet ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht zwei voneinander getrennte Führungen für die Gangvorwahl und für die Gangschaltung auf der Mantelfläche des Schaltelementes vor. Jeder Führung ist dabei eine Arretierung zugeordnet, welche in der separat zur Schaltwelle angeordneten Baueinheit integriert ist. Dies hat den Vorteil, dass beide Führungen optimal auf die geforderte Präzision sowohl für eine Gangvorwahl als auch für die Gangschaltung abzustimmen sind. Dazu bietet es sich an, in die Mantelfläche des Schaltelementes eine Schaltkulisse und dazu winkelversetzt eine für einen externen Mitnehmer bestimmte Ausnehmung spanlos einzuformen. Alternativ schließt die Erfindung ein, das Schaltelement mit einem separaten Rastierelement zu versehen, in das die Schaltkulisse sowie die Mittenzentrierung eingeformt sind, wobei das Rastierelement erfindungsgemäß auf der Mantelfläche des Schaltelementes angeordnet ist.

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Eine weitere Alternative der Erfindung schließt ein Rastierelement ein, das eine Mittenzentrierung sowie eine Schaltkulisse umfasst. Eine weitere Auslegung des Rastierelementes umfasst eine Mittenzentrierung, der eine Rastierung überlagert ist. Unabhängig von der Gestaltung des Rastierelementes kann dieses als ein separates Bauteil dem Schaltelement zugeordnet sein oder unmittelbar in die Mantelfläche des Schaltelementes eingeformt werden. Die Ausgestaltung der Schaltkulisse sowie der Mittenzentrierung umfasst nutförmige, spanlos in das Rastierelement eingeformte Vertiefungen. Die Schaltkulisse besitzt entsprechend dem Schaltbild der Getriebeschaltung zueinander axial versetzte Vertiefungen. Die nutförmigen Vertiefungen sind von Nutwänden begrenzt und von einer quer verlaufenden Vorwählgasse unterbrochen.

Zumindest eine nutförmige Vertiefung der Schaltkulisse besitzt eine Formgebung, bei der die Tiefe von der Vorwählgasse bzw. Schaltgasse ausgehend bis zu einem Endanschlag stetig zunimmt. Alternativ zu einer sich kontinuierlich vergrößernden Tiefe bietet es sich an, die größere Tiefe punktuell ausschließlich im Bereich des Endanschlages vorzusehen.

Eine sich verändernde, nutförmige Querschnittsform der Vertiefung kann ebenfalls auf die Profilierung der Mittenzentrierung übertragen werden. In vorteilhafter Weise ermöglicht diese Maßnahme die Einflussnahme auf die Vorwählkraft bzw. Schaltkraft, um so beispielsweise ein gezieltes Schaltgefühl erreichen zu können. Die Querschnittsform der nutförmigen Vertiefung ermöglicht eine Krafterhöhung bzw. eine reduzierte Vorwählkraft bzw. Schaltkraft. Die erfindungsgemäße geometrische Gestaltung der nutförmigen Vertiefung ist weiterhin nutzbar zur Erzielung einer erhöhten Schaltsicherheit, die ein selbsttätiges Herausspringen des eingelegten Ganges, beispielsweise bei auftretenden Erschütterungen oder Lastwechseln wirksam verhindert. Das Querschnittsprofil der Vertiefung kann bedarfsabhängig ausgeformt werden. Zur Erzielung einer Zweipunktanlage der Rastkugel ist dazu der Grundradius der Vertiefung kleiner ausgelegt als der Radius von der Rastkugel. Dagegen stellt sich eine Anlage der Rastkugel an dem Grund der Vertiefung ein, wenn der Rastkugelradius kleiner als der Grundradius ausgelegt wird. Die Zweipunktan-

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lage gewährleistet eine exakte Führung bei gleichzeitig erhöhter axialer Verschiebekraft. Bei einer Anlage der Rastkugel am Vertiefungsgrund stellt sich ein langsamer Kraftanstieg über den Verschiebeweg ein.

Zur Verbesserung der Schaltpräzision bietet es sich weiterhin an, die Flanken der Mittenzentrierung für die Gangvorwahl unterschiedlich steil auszubilden, um die Vorwählkräfte zur weiteren Verbesserung einer exakten Schaltung zu erhöhen, ohne dabei die Haltekräfte in der jeweiligen Vorwahlebene zu beeinflussen. Alternativ kann in die Vorwählgasse der Schaltkulisse eine Rampe eingebracht werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung bezieht sich auf die Begrenzung des Schaltwinkels der Schaltwelle. Dazu umfasst das Schaltelement zumindest einen Endanschlag, der beispielsweise in eine Ausnehmung eines gegenüber dem Schaltelement lagefest nebengeordneten Bauteils formschlüssig eingreift. Alternativ kann das Schaltelement mit zwei Anschlägen versehen werden, in die beispielsweise ein zugeordneter Zapfen formschlüssig eingreift und eine Schwenkbewegung und damit einen Schaltwinkel der Schaltwelle in zwei Richtungen begrenzt. Vorteilhaft ist die Schaltwinkelbegrenzung versetzt zum Schaltfinger des Schaltelementes angeordnet. Alternativ dazu bietet es sich an, die Schaltwinkelbegrenzung unmittelbar an bzw. auf der Schaltwelle anzuordnen.

Eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme umfasst einen insbesondere radial ausgerichteten Anschlag oder Zapfen an dem Endanschlag, der eine optische oder akustische Anzeige steuert. Vorzugsweise ist der Anschlag so angeordnet, dass dieser bei einem eingelegten Rückwärtsgang einen Rücklichtschalter aktiviert.

Das Schaltelement kann gemäß der Erfindung weiterhin mit einem separaten Rastierring versehen sein, der drehstarr auf der Mantelfläche des Schaltelementes befestigt ist. Ein solcher radial die Mantelfläche des Schaltelementes überragender, separater Rastierring biete! einen Kostenvorteil gegenüber einer

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einteiligen Lösung, die ein mehrstufiges Ziehverfahren oder ein massives Schaltelement erfordert.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die zuvor erläuterten Ausführungen und Fertigungsverfahren des Schaltelementes, sondern schließt alle dem Fachmann bekannten spanlosen Formgebungen ein, wie z. B. ein hydraulisches Aufweiten eines Rohrkörpers.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Zeichnungen in der Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Schaltelement in einer Ansicht;

Figur 2 ein zu Figur 1 alternativ gestaltetes Schaltelement;

Figur 3 ein Schaltelement in einem Längsschnitt, welches zwei in axialer Richtung nebeneinander angeordnete Abschnitte umfasst;

Figur 4 ein Schaltelement in einem Längsschnitt, auf dessen Mantelfläche ein separater Rastierring angeordnet ist;

Figur 5 ein Schaltelement mit einem separaten, spanlos gefertig

ten Rastierelement;

Figur 6 ein Schaltelement im eingebauten Zustand in einer Schaltvorrichtung;

Figur 7 in einer Draufsicht ein Schaltelement, in dessen Mantelflä

che ein Rastierelement eingeformt ist;

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Figure ein Schaltelement in einer Perspektive, versehen mit einem separaten Rastierelementen;

Figur 9 in einer Perspektive ein weiteres Schaltelement, welches

mit einer Schaltwinkelbegrenzung versehen ist sowie mit

einem Anschlag, der eine optische oder akustische Anzeige aktiviert;

Figur 10 ein Schaltelement, in dessen Mantelfläche eine radial nach außen gerichtete Abweiskontur eingeformt ist;

Figur 11 ein alternativ zu Figur 10 gestaltetes Schaltelement mit

einer Abweiskontur, welches durch ein separates Bauteil

dargestellt ist; 15

Figur 12 die Kombination einer elektrischen Schaltkomponente, die

mit einem dem Schaltelement nebengeordneten Bauteil

zusammenwirkt;

Figur 13 ein erfindungsgemäßes Schaltelement, das mit einer elek

trischen Schaltkomponente zusammenwirkt, die an einem dem Schaltelement nebengeordneten Bauteil angeordnet ist;

Figur 14 ein Diagramm, welches den Vorwählmomentenverlauf dar

stellt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Zur Verdeutlichung der Erfindung in Verbindung mit einer Schaltvorrichtung 1 wird zunächst auf die Figur 6 Bezug genommen: Die Schaltvorrichtung 1 ist in einem Getriebegehäuse 2 eines mechanisch schaltbaren Zahnräderwechselgetriebes angeordnet. Dabei ist eine Schaltwelle 3 in Lagern axial verschiebbar"

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und schwenkbar geführt. Auf der Schaltwelle 3 ist ein Schaltelement 10a drehstarr angeordnet, das mit mehren, winkelversetzt angeordneten Übertragungselementen versehen ist. Ein Schaltfinger 4 greift formschlüssig in eine Schaltführung 5, die der Schaltwelle 3 nebengeordnet ist. Zur Übertragung einer Schaltbewegung von einem manuell zu betätigenden, in Figur 6 nicht abgebildeten Schalthebel wird der Schaltfinger 4 gemeinsam mit der Schaltwelle 3 zur Vorwahl von Schaltgassen verdreht und zum Einlegen von Gängen axial verschoben. Als weiteres Übertragungselement verfügt das Schaltelement 10a über eine Rastierung 6, in deren Rastausnehmung 7 eine Rastkugel 9 eingreift.

Dabei ist die Rastkugel 9 federnd in einer Schaltarretierung 8 eingesetzt, die ortsfest in dem Getriebegehäuse 2 angeordnet ist. Die Rastierung 6 besitzt dabei zwei parallel verlaufende Rastausnehmungen 7, die sich über eine größere axiale Länge erstrecken. Damit ist die Schaltwelle 2 in allen Winkellagen und Schaltstellungen exakt positioniert. Bei einer Verdrehung der Schaltwelle 3 kann die Rastkugel 9 den Sitz der Rastausnehmung 7 verlassen und verrastet selbsttätig in die benachbarte Rastausnehmung bei einer entsprechenden übereinstimmenden Lage.

Die Figur 1 zeigt das Schaltelement 10a als Einzelteil, welches einen topfartig gestalteten Grundkörper 11 umfasst, der einseitig einen Boden 12 bildet. Der Boden 12 weist zentrisch eine Ausnehmung 13 auf zur Durchführung der Schaltwelle 3. Das Schaltelement 10a ist im eingebauten Zustand über eine Schweißnaht 14 im Bereich einer Randzone der zentrischen Ausnehmung 13 mit der Schaltwelle 3 verbunden. Das spanlos als ein Tiefziehteil gestaltete Schaltelement 10a steht mit Bauteilen in einer Wirkverbindung, die der Schaltwelle 3 nebengeordnet sind. Alternativ dazu bietet es sich an, das Schaltelement 10a durch Rollen eines Blechbandes herzustellen, welches an den Enden im Bereich einer Trennebene 15 zusammengefügt ist. Die Trennebene 15 stimmt dabei überein mit einer Lage einer Längsachse 16 des Schaltelementes 10a. Die Erfindung schließt ebenfalls eine formschlüssige, lösbare Verbindung dieser Enden ein. Dazu ist ein Ende des Blechbandes mit zwei vorstehenden Ansätzen 17a, 17b versehen, welche Hinterschneidungen bilden, die in zugehörige Ausnehmungen 18a, 18b des gegenüberliegenden Bandendes form-

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schlüssig eingreifen. Zur Sicherung dieser Verbindung bietet es sich an, eine Verstemmung zwischen den Ansätzen 17a, 17b und den Ausnehmungen 18a, 18b vorzunehmen.

Die Mantelfläche des Schaltelementes 10a umfasst unterschiedliche Betätigungsglieder bzw. Übertragungselemente. Der radial ausgerichtete Schaltfinger 4 ist mit einem durchmesserreduzierten zylindrischen Abschnitt in eine Bohrung der Mantelfläche 19 des Schaltelementes 10a eingesetzt und innenseitig des Schaltelementes 10a verstemmt. Axial versetzt zum Schaltfinger 4 ist in die Mantelfläche 19 eine Einschnürung eingeformt, die eine Rampe 19 bildet, deren Flanken unterschiedliche Anstellwinkel aufweisen. Die umfangsbegrenzt, in die Mantelfläche 19 eingebrachte Rampe 20 steht beispielsweise mit einem dem Schaltelement 10a benachbarten Übertragungshebel der Schaltvorrichtung 1 in Verbindung. Das Schaltelement 10a ist weiterhin mit einer kammartig gestalteten Schaltführung 5 versehen, die in einem abgeflachten Bereich der Mantelfläche 19 eingebracht ist. Außerdem ist das Schaltelement 10a mit einer Rastierung 6 versehen, die übereinstimmend mit der Richtung der Längsachse 16 ausgerichtete, zueinander parallel verlaufende Rastausnehmung 7 für die Schaltarretierung 8 (gemäß Figur 6) aufweist. Das Schaltelement 10a verfügt weiterhin über einen Anschlagnocken 21, der beispielsweise mit einem Sperrglied einer separat angeordneten Rückwärtsgangsperre zusammenwirkt.

Das in Figur 2 abgebildete Schaltelement 10b ist abweichend von dem Schaltelement 10a mit einer radial aus der Mantelfläche 19 ragenden Achse 22 zur Aufnahme einer Sperrklinke 23 versehen. Die schwenkbar federnd abgestützte Sperrklinke 23 ragt in eine Schaltführung 5 und dient als eine Rückwärtsgangsperre zur Vermeidung einer Fehlschaltung. Weitere Einzelheiten des in Figur 2 abgebildeten Schaltelements 10b entsprechen dem Schaltelement 10a gemäß Figur 1 und sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.

Das Schaltelement 10c gemäß Figur 3 besitzt im Vergleich zu dem Schaltelement 10a gemäß Figur 1 eine größere Längserstreckung. Gemäß Figur 4 um-

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fasst das Schaltelement 10c zwei rohrförmig gestaltete, in axialer Richtung angeordnete Abschnitte 24, 25. Diese Bauteile sind im Bereich einer rechtwinkelig zur Längsachse 16 verlaufenden Trennebene 26 zusammengefügt. Der Abschnitt 25 ist mit dem Boden 12 versehen, der über die Schweißnaht 14 an der Welle 3 befestigt ist.

Die Figur 4 zeigt das Schaltelement 10d, welches die Segmente 27 und 28 umfasst mit einer halbschalenförmigen Formteilung. Die Trennebene 15 der Segmente 27, 28 verläuft dabei in Richtung der Längsachse 16 des Schaltelementes 10d. Zur Verbindung der Segmente 27, 28 sind diese Bauteile verschweißt oder mittels einer beliebigen anderen unlösbaren Verbindung im Bereich der Trennebene 15 verbunden. Bei Bedarf kann auch eine formschlüssige Verbindung zwischen den Segmenten 27 und 28 des Schaltelementes 10d vorgesehen werden. Dazu eignen sich beispielsweise trapezartig gestaltete, vorstehende Ansätze 17a, 17b an dem Segment 28, welche in entsprechende Ausnehmungen 18a, 18b des Segments 27 eingreifen. Die Erfindung schließt weiterhin alle dem Fachmann bekannten formschlüssigen Verbindungen zwischen den Segmenten 27, 28 des Schaltelementes 10d ein. Einen radialen Abstand zwischen den Innenwandungen der Segmente 27, 28 und der Schaltwelle 3 überbrückt eine stirnseitig angeordnete Scheibe 29, die innenseitig über die Schweißnaht 14 mit der Schaltwelle 3 und außenseitig über eine weitere Schweißnaht 58 an den Segmenten 27, 28 unlösbar befestigt ist. Das Schaltelement 10d ist an der von der Scheibe 29 abgewandten Seite mit einer umfangsbegrenzten, radial nach außen gerichteten Profilierung 30 versehen, die eine formschlüssige Verbindung zu einem Rastierring 31 schafft, der das Schaltelement 10d umschließt.

Die Anordnung des Rastierelementes 32 auf dem Schaltelement 10d verdeutlicht die Figur 5. Vorzugsweise ist das mit einer Mittenzentrierung 34 versehene Rastierelement 32 jeweils über an beiden Enden angeordneten, mit der Mantelfläche 19 des Schalfelementes 10d verschweißten Abschnitten 33 befestigt. An einer Stirnseite des einteilig gestalteten Grundkörpers 11 ist ein Boden 12 angeformt, versehen mit einer zentrischen Ausnehmung 13.

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Die Figur 7 zeigt in einer Draufsicht das Schaltelement 1Oe mit dem Rastierelement 35. Die Schaltkulisse 36 des Rastierelementes 35 sowie die versetzt zu dem Rastierelement 35 angeordnete Ausnehmung 53, der für einen in Figur 7 nicht abgebildeten externen Mitnehmer bestimmt ist, sind unmittelbar in die Mantelfläche 19 des Schaltelementes 1Oe spanlos eingeformt. Die Darstellung gemäß Figur 7 verdeutlicht außerdem den Aufbau der Schaltkulisse 36, d. h. die von der Vorwählgasse 37 unterbrochenen Vertiefungen 38.

In der Figur 8 ist das Schaltelement 1Oe in der Perspektive abgebildet. Auf der Mantelfläche 19 des Schaltelementes 1Oe ist dabei ein als separates Bauteil ausgebildetes Rastierelement 39 befestigt, in das spanlos eine Schaltkulisse 40 sowie eine Mittenzentrierung 41 eingeformt sind. Sowohl der Schaltkulisse 40 als auch der winkelversetzt dazu angeordneten Mittenzentrierung 41 ist jeweils eine Arretierung 42, 43 zugeordnet, die in einem dem Schaltelement 1Oe nebengeordneten Bauteil lagepositioniert sind. Über eine federbelastete Rastkugel 44, 45 sind die Arretierungen 42, 43 jeweils an dem Rastierelement 39 abgestützt.

Der Aufbau der Schaltkulisse 40 umfasst mehrere, axial zueinander versetzt angeordnete Führungen bzw. Vertiefungen 46, die jeweils von der Nutwandung 47 begrenzt sind. Alle Vertiefungen 46 sind durch eine Vorwählgasse 48 unterbrochen, die quer zu allen Vertiefungen 46 verläuft. Bei einer Gangvorwahl, d. h. einer Längsbewegung des Schaltelementes 10e ist die Rastkugel 44 in der Vorwählgasse 48 der Arretierung 42 geführt. Eine Schaltung erfolgt bei einer Verdrehung der Schaltwelle 3 und der damit in Verbindung stehenden Schaltelement 10e. Dabei ist die Rastkugel 44 der Arretierung 42 in einer der Vertiefungen 46 geführt. Die vordere in Figur 8 abgebildete Vertiefung 46 ist im Bereich eines Endanschlages 49 vertieft ausgeführt. Diese vorzugsweise für einen Rückwärtsgang bestimmte Vertiefung vermittelt dem Fahrer beim Einlegen des Rückwärtsgangs ein im Vergleich zu den anderen Gangstufen unterschiedliches Schaltgefühl aufgrund des geänderten Schaltkraftverlaufs. Außerdem ermöglicht ein derartig gestalteter Endanschlag 49 eine erhöhte Sicherung

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gegenüber einem selbsttätigen Herausspringen des Ganges bei auftretenden Schwingungen, Erschütterungen oder einem Lastwechsel.

Die Figur 9 zeigt das Schaltelement 1Of, dessen Mantelfläche 19 zur Erzielung einer Schaltwinkelbegrenzung mit einem Endanschlag 50 versehen ist. Dazu ist das Schaltelement 1Of mit einem versetzt zum Schaltfinger 4 angeordneten, die Mantelfläche 19 axial verlängernden Abschnitt versehen, dessen Enden radial nach außen gebogen sind zur Bildung von Borden 51a, 51b. Zwischen den Borden 51a, 51b greift in einer Einbaulage des Schaltelementes 1Of ein nicht abgebildeter, ortsfest angeordneter Zapfen ein, der den Schwenkwinkel des Schaltelementes 1Of und damit der Schaltwelle 2 begrenzt. Weiterhin ist das Schaltelement 10f mit einem radial nach innen ausgerichteten Anschlag 52 versehen, mit dem beispielsweise eine optische oder akustische Anzeige aktivierbar ist. Vorzugsweise wird der Anschlag 42 zur Betätigung eines Rücklichtschalters bei eingelegtem Rückwärtsgang genutzt.

Die Figuren 10 und 11 zeigen das Schaltelement 10g, dessen Mantelfläche 19 jeweils mit einer radial nach außen tretenden Abweiskontur 54a, 54b versehen ist. Die kurvenförmig gestaltete Abweiskontur 54a, 54b hat die Aufgabe, einen Schaltfehler zu vermeiden, der beispielsweise bei einer Rückschaltung entstehen kann für Schaltführungen, bei dem der Rückwärtsgang gemeinsam mit dem fünften Gang in einer Schaltgasse angeordnet sind. Die Abweiskontur 54a, 54b verhindert bei einer Rückschaltung von dem fünften Gang in den vierten Gang eine Fehlschaltung in de Rückwärtsgang. Auf Grund der Kurvenform der Abweiskontur 54a, 54b erfolgt eine zwangsweise Umlenkung. Gemäß Figur 10 ist die Abweiskontur 54a spanlos in einem Herstellungsprozeß durch ein Tiefziehverfahren an die Mantelfläche 19 angeformt. Abweichend dazu zeigt Figur 11 die Abweiskontur 54b, die durch ein separates auf die Mantelflächen 19 aufgesetztes Bauteil dargestellt ist. Die in den Figuren 10 und 11 abgebildeten Schaltelemente 10g können weiterhin kombiniert werden mit beliebigen weiteren Betätigungsgliedern entsprechend der vorliegenden Erfindung.

Das in Figur 12 abgebildete Schaltelement 10h ist kombiniert mit einer elektri- :**::!!' ·**::": :**: ·": **!^: ·· · :" · · ··

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sehen Komponente 55, die gemäß Figur 12 als ein separates Bauteil außen an der Mantelfläche 19 des Grundkörpers 11 befestigt ist. Die elektrische Komponente 55 steht mit einem Schaltglied 59, einem Meßwertaufnehmer in Wirkverbindung, welches ortsfest an einem dem Schaltelement 10h nebengeordneten Bauteil, dem Getriebegehäuse 2, angeordnet ist.

In Figur 13 ist das Schaltelement 10h mit Schaltgliedern 57, bzw. mit Impulsgebern versehen, die auf der Mantelfläche 19 beabstandet, umfangsverteilt angeordnet sind. Dem beweglich angeordneten Schaltelement 10h ist ein ortsfest angeordneter Meßwertaufnehmer, die elektrische Komponente 56 zugeordnet, der in einer Wirkverbindung mit den Schaltgliedem 57 steht und beispielsweise die Lageposition der Schaltwelle 3 bestimmt. Durch diese berührungslose Erfassung der jeweiligen Lage des Schaltelementes 10h koann beispielsweise ein Rücklichtschalter betätigt werden. Die unterschiedliche geometrische Gestaltung und/oder Anordnung der Schaltglieder 57 ist weiterhin für eine automatisierte Schaltung nutzbar, zur Rückkoppelung auf ein vorgegebenes Schaltprogramm, bzw. zur Anzeige der momentan eingelegten Gangstufe'. Der in Figur 13 zwischen den umfangsverteilt angeordneten Schaltgliedem 57 angeordnete Längsschlitz 60 ist nutzbar zur Anzeige einer Neutralstellung der Schaltung, die von der elektrischen Komponente 56 erfassbar ist.

Aus der Figur 14 ist der aufzubringende Vorwähl-Momentenverlauf der Schaltvorrichtung 1 in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Schaltelement zu entnehmen. Auf der Ordinate des Diagramms gemäß Figur 10 ist das Vor-Wählmoment in Nm aufgetragen und auf der Abszisse der Schwenkwinkel in °. Die Vorwählgasse 48 gemäß Figur 8 entspricht danach einem Winkelbereich von ca. +10° bis -10°. Dabei stimmt die Vorwählgasse 48 überein mit dem Profil der Mittenzentrierung 41. Wie dieses Diagramm verdeutlicht, ist von dem Schnittpunkt &ldquor;S" der Null-Linien des Schwenkwinkels und des Vorwählmoments ausgehend, zum Einlegen der Gänge 1, 2, 5 oder des Rückwärtsgangs ein Vörwählmoment von ca. 1,8 Nm bis 2,2 Nm zu überwinden.

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Bezugszahlenliste

1 Schaltvorrichtung 28 Segment

2 Getriebegehäuse 40 29 Scheibe

3 Schaltwelle 30 Profilierung

4 Schaltfinger 31 Rastierung

5 Schaltführung 32 Rastiereiement

6 Rastierung 33 Abschnitt

7 Rastausnehmung 45 34 Mittenzentrierung 8 Schaltarretierung 35 Rastierelement

9 Rastkugel 36 Schaltkulisse

10a Schaltelement 37 Vorwählgasse

10b Schaltelement 38 Vertiefung

10c Schaltelement 50 39 Rastierelement

10d Schaltelement 40 Schaltkulisse

1Oe Schaltelement 41 Mittenzentrierung

10f Schaltelement 42 Arretierung

10g Schaltelement 43 Arretierung

10h Schaltelement 55 44 Rastkugel

11 Grundkörper 45 Rastkugel

12 Boden 46 Vertiefung

13 Ausnehmung 47 Nutwandung

14 Schweißnaht 48 Vorwählgasse

15 Trennebene 60 49 Endanschlag 16 Längsachse 50 Endanschlag

17a Ansatz 51a Bord

17b Ansatz 51b Bord

18a Ansatz 52 Anschlag

18b Ansatz 65 53 Ausnehmung

19 Mantelfläche 54a Abweiskontur

20 Rampe 54b Abweiskontur

21 Anschlagnocken 55 Komponente

22 Achse 56 Komponente

23 Sperrklinke 70 57 Schaltglied 24 Abschnitt 58 Schweißnaht

25 Abschnitt 59 Schaltglied

26 Trennebene 60 Schlitz

27 Segment

Claims

1. Schaltvorrichtung (1) für ein Wechselgetriebe von Fahrzeugen, umfassend eine axial verschiebbare und schwenkbare Schaltwelle (3), die mit einem spanlos hergestellten, topfartig gestalteten, die Schaftwelle (3) koaxial umschließenden Schaltelement (10a bis 10h) eine Baueinheit bildet, wobei ein Boden (12) des Schaltelementes (10a bis 10h) mit einer Ausnehmung (13) für die Schaltwelle (3) versehen ist, und die Befestigung des Schaltelementes (10a bis 10f) ausschließlich über den radial ausgerichteten Boden (12) an der Schaltwelle (3) erfolgt, wobei das Schaltelement (10a bis 10h) mit zumindest einem radial ausgerichteten, vorzugsweise als ein Schaltfinger (4), Anschlagnocken (21) oder Achse (22) gestalteten Betätigungsglied versehen ist, und eine Mantelfläche (19) des Schaltelements (10a bis 10h) unmittelbar oder mittelbar zumindest ein als Rastkontur, Rampe (20), Schaltkulisse oder Schaltführung (5) gestaltetes Betätigungsglied aufweist, wobei die Betätigungsglieder eine aktive oder eine passive Übertragung einer Schaltkraft und/oder eines Drehmomentes von der Schaltwelle (3) auf einer der Schaltwelle (3) nebengeordnete Baueinheit ermöglichen.

2. Schaftvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Schaltelement (10d) einen einteilig gestalteten Grundkörper (11) mit eingeformten Boden (12) umfasst (Fig. 5).

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, deren Schaltelement (10a, 10c, 10d) einen mehrteiligen Grundkörper (11) umfasst, dessen Einzelteile an Trennebenen (15, 26) unlösbar oder formschlüssig miteinander verbunden sind (Fig. 1, Fig. 3, Fig. 4).

4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, bei dem das Schaltelement (10d) zur Bildung eines Bodens mit einer Scheibe (29) versehen ist, die einen radialen Abstand zwischen der Schaltwelle (3) und einer Innenkontur des zweiteiligen, aus den Segmenten (27, 28) bestehenden Grundkörpers (11) überbrückt (Fig. 4).

5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, deren Schaltelement (10a) einen Grundkörper (11) umfasst, welcher durch Rollen eines Blechbandes hergestellt wird, dessen Enden an einer in Richtung der Längsachse (16) des Schaltelementes (10a) verlaufenden Trennebene (15) verbunden sind und das Blechband einseitig einen umlaufenden, den Boden (12) bildenden Bord aufweist (Fig. 1).

6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Schaltelement (10c) zwei in axialer Richtung angeordnete Abschnitte (24, 25) umfasst, die unlösbar miteinander verbunden sind und deren Trennebene (26) vorzugsweise rechtwinkelig zu der Längsachse (16) des Schaltelementes (lDc) verläuft (Fig. 3).

7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schaltfinger (4) des Schaltelementes (10a) in einer Einbaulage in eine der Schaltwelle (3) nebengeordneten Schaltkulisse formschlüssig eingreift (Fig. 1).

8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Anschlagnocken (21) des Schaltelementes (10a) für eine separat von der Schaltwelle (3) angeordnete Sperreinheit bestimmt ist (Fig. 1).

9. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, deren Schaltelement (10b) mit einer Achse (22) zur Aufnahme einer drehbar angeordneten Sperrklinke (23) versehen ist, die eine Rückwärtsgangsperre oder eine Rückwärtsgangabweisung bildet (Fig. 2).

10. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mantelfläche (19) des Schaltelementes (10g) eine radial hervortretende Abweiskontur (54) aufweist, die unmittelbar in die Mantelfläche (19) eingeformt ist oder als ein separates Bauteil aufgesetzt ist (Fig. 10, Fig. 11).

11. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, deren Schaltelement (10h) unmittelbar mit zumindest einer elektrischen Komponente (55), wie beispielsweise einem Schalter, einem Magnet oder einer Meßwerterfassung versehen ist, die mit zumindest einer dem Schaltelement (10h) nebengeordneten Einrichtung, einem Schaltglied (59) zusammenwirkt (Fig. 12).

12. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, die zumindest eine dem Schaltelement (10h) nebengeordnete elektrische Komponente (56) umfasst, wobei das Schaltelement (10h) über ein Schaltglied (57) mit der elektrischen Komponente (56) in einer Wirkverbindung steht (Fig. 13).

13. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei in die Mantelfläche (19) des Schaltelementes (10a, 10b, 10e) eine Rastkontur, eine Rampe (20) oder ein Rastierelement (35) spanlos eingeformt ist, die mit einer separat im Getriebegehäuse (2) eingesetzten Schaltarretierung (8) zusammenwirkt.

14. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Schaltelement (10a, 10b), in dessen Mantelfläche (19) eine Schaltführung (5) oder eine Schaltkulisse eingebracht ist (Fig. 1, Fig. 2).

15. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei in die Mantelfläche (19) des Schaltelementes (10e) unmittelbar ein Rastierelement (35) eingeformt ist, bestehend aus einer Schaltkulisse (36), einer Vorwählgasse (37) sowie einer versetzt angeordneten, für einen Mitnehmer bestimmten Ausnehmung (53) (Fig. 7).

16. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, deren Schaltelement (10e) mit einem separaten Rastierelement (39) versehen ist, das eine Schaltkulisse (40) sowie eine Mittenzentrierung (41) aufweist (Fig. 8).

17. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, deren Schaltelement (10d) ein separates mit einer Mittenzentrierung (34) sowie einer überlagerten Rastierung versehenes Rastierelement (32) aufweist, (Fig. 5).

18. Schaltvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Schaltkulisse (40) nutförmige, von Nutwandungen (47) begrenzte Vertiefungen (46) aufweist, die von einer quer verlaufenden Vorwählgasse (48) unterbrochen sind (Fig. 8).

19. Schaltvorrichtung nach Anspruch 15, wobei zumindest eine Vertiefung (46) so ausgeformt ist, dass deren Tiefe von der Vorwählgasse (48) ausgehend bis zu einem Endanschlag (49) stetig zunimmt.

20. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, deren Schaltelement (10f) zumindest einen Endanschlag (50) bildet, der einen Schaltwinkel der Schaltwelle 3 begrenzt (Fig. 9).

21. Schaltvorrichtung nach Anspruch 20, wobei der Endanschlag (50) zwei radial nach außen oder radial nach innen gerichtete Borde (51a, 51b) bildet, zwischen denen ein dem Schaltelement (10f) nebengeordnetes, ortsfest angeordnetes Bauteil eingreift (Fig. 9).

22. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, deren Schaltelement (10f) mit einem radial nach innen gerichteten Anschlag (52) versehen ist, der eine optische oder akustische Anzeige aktiviert (Fig. 9).

23. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, deren Schaltelement (10d) einen separaten Rastierring (31) aufweist, der den Grundkörper (11) über eine begrenzte axiale Länge umschließt und drehstarr mit dem Grundkörper (11) verbunden ist (Fig. 4).

24. Schaltvorrichtung nach Anspruch 23, wobei der Rastierring (31) über eine Profilierung (30) formschlüssig mit dem Grundkörper (11) verbunden ist, zur Bildung des Schaltelementes (10d).

25. Schaltvorrichtung nach Anspruch 24, wobei der Rastierring (31) durch Kleben, Schweißen, Verprägen, Nieten oder mittels eines Preßsitzes auf dem Grundkörper (11) fixiert ist.