DE10024352A1 - Schaltvorrichtung für ein Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen mit einer axial und radial beweglichen Schaltwelle (2), welche von an ihren Enden angeordneten Schraubendruckfedern (6, 11) in eine Neutrallage vorgespannt wird. Die Abstützung mindestens einer Schraubenfeder (11) gegenüber dem Lager der Schaltwelle (2) beziehungsweise der Schaltwelle selbst erfolgt dabei über ein reibungsminderndes Zwischenelement, vorzugsweise über einen Federteller (12) und eine Buchse (13). Die Buchse (13) kann ferner den Käfig eines Kugellagers (10) halten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für Wechselge­ triebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem eine Öff­ nung im Getriebegehäuse abschließenden Deckel, an dem eine Schaltwelle drehbar und axial verschiebbar angeordnet ist, wobei die Schaltwelle über mindestens eine Schraubendruckfe­ der in einer axialen Neutrallage gehalten wird.

Eine Schaltvorrichtung der genannten Art ist sowohl aus der EP 0 394 556 B1 als auch der DE 44 43 523 C1 bekannt. Die Schaltvorrichtung kann als Baueinheit an ein Wechselgetriebe angesetzt werden und hat den Zweck, die Betätigung eines Gangschalthebels durch den Fahrer in entsprechende Verstel­ lungen von Zahnradkupplungen im Getriebe umzusetzen. Zu die­ sem Zweck weist die Schaltvorrichtung zwei Anschlüsse für zwei Kabelzüge auf, über welche die Position des Gangschalt­ hebels übertragen wird. Einer der Anschlüsse bewirkt dabei eine radiale Verstellung einer im wesentlichen zylindrischen Schaltwelle, der andere Anschluss eine axiale Verschiebung der Schaltwelle. Durch einen an der Schaltwelle angeordneten Schaltfinger können hierdurch entsprechende Schaltstangen verschoben werden, welche die gewünschten Zahnradkupplungen im Getriebe zum Eingriff bringen.

Bezüglich ihrer axialen Position ist die Schaltwelle über Schraubendruckfedern in eine Neutrallage vorgespannt. Dies geschieht bei der DE 44 43 523 C1 über je eine an einem Ende der Schaltwelle angeordnete Schraubendruckfeder, während die Federn bei der EP 0 394 556 B1 an einem Ende der Schaltwelle konzentrisch angeordnet sind. Da sich die Schrauben­ druckfedern einerseits an der Schaltwelle und andererseits an der Lagerung der Schaltwelle abstützen, werden sie von der Drehbewegung zwischen Schaltwelle und Lager tordiert. Hier­ durch werden von den Federn störende Reaktionskräfte erzeugt.

Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, eine Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art der­ art zu verbessern, dass eine störungsfreie Radialverstellung der Schaltwelle möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merk­ male gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Demnach sieht die Erfindung eine Schaltvorrichtung vor für ein Wechselgetriebe, das insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, mit einem eine Öffnung im Getriebege­ häuse abschließenden Deckel, an dem eine Schaltwelle drehbar und axial verschiebbar angeordnet ist, wobei die Schaltwelle über mindestens eine Schraubendruckfeder in einer axialen Neutrallage gehalten wird. Die Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfeder über Zwischen­ elemente aus reibungsminderndem Material, vorzugsweise aus Kunststoff, an der Schaltwelle und/oder an dem Lager der Schaltwelle abgestützt ist. Durch das Einfügen der reibungs­ mindernden Zwischenelemente kann eine radiale Relativbewegung zwischen der Schraubendruckfeder einerseits und der Schalt­ welle und/oder dem Lager der Schaltwelle andererseits statt­ finden. Die Schraubendruckfeder wird daher nicht mehr von der Drehbewegung der Schaltwelle mitgenommen und tordiert, so dass sie dementsprechend auch keine Störkräfte ausübt. Das Zwischenelement kann insbesondere die Form eines Tellers, ei­ nes Ringes, eines Zylinders oder einer Buchse aufweisen. Be­ vorzugte Materialien sind Polyethylen, Polypropylen, Polyvi­ nylchlorid (PVC) und/oder Teflon.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist an jedem Ende der Schaltwelle eine Schraubendruckfeder angeord­ net, welche in der erfindungsgemäßen Weise über ein reibungs­ minderndes Zwischenelement abgestützt ist. Durch zwei Schrau­ benfedern kann in gegensätzliche axiale Richtungen Druck auf die Schaltwelle ausgeübt werden, so dass diese in einer defi­ nierten Neutralposition, welche in der Regel zwischen dem dritten und vierten Gang liegt, gehalten wird. Durch zwei verschiedene Schraubenfedern ist es dabei insbesondere mög­ lich, unterschiedlich große Gegenkräfte für die Bewegung in Richtung des ersten und zweiten Ganges beziehungsweise in Richtung des fünften Ganges und Rückwärtsganges zu realisie­ ren.

Die Schaltvorrichtung kann weiterhin eine innere Schaltkulis­ se zum Führen eines an der Schaltwelle angeordneten Kulissen­ stiftes, einen Sperrbügel zum Sperren nicht ausgewählter Schaltstangen, und eine Rasteinrichtung zum Festlegen der Ra­ dialstellungen der Schaltwelle aufweisen. Mit derartigen Ein­ richtungen wird eine definierte Bewegung der Schaltwelle in die gewünschten Positionen sowie eine Stabilisierung dieser Positionen möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann min­ destens eines der Enden der Schaltwelle eine Schulter aufwei­ sen, wobei dieses Ende topfartig von einer reibungsmindernden Buchse umgeben ist, wobei die Schaltwelle durch eine Durch­ brechung am Boden der Buchse hindurchtritt und sich der Rand der Durchbrechung auf der Schulter der Schaltwelle abstützt. Weiterhin stützt sich die Schraubendruckfeder einerseits am Ende der Schaltwelle und andererseits an der Buchse ab und spannt so die Buchse gegen die Schulter der Schaltwelle vor, wobei sich die Buchse je nach axialer Position der Schaltwel­ le zusätzlich am Lager der Schaltwelle abstützt. Durch eine derartige Konstruktion wird erreicht, dass die Schrauben­ druckfeder ihre Axialkraft auf die Schaltwelle nur dann aus­ üben kann, wenn sich die Buchse auf dem Lager der Schaltwelle abstützt. Dieser Fall kann durch eine entsprechende Dimensio­ nierung so eingerichtet werden, dass er bei Bewegung der Schaltwelle aus der Neutrallage heraus in eine erste Richtung eintritt. Bei der Bewegung in Gegenrichtung hebt dagegen die Buchse dagegen vom Lager der Schaltwelle ab, so dass keine Längenveränderung der Schraubenfeder und damit keine axiale Kraft durch die Schraubenfeder auftritt. Mit dieser Anordnung lässt sich somit die Wirkung der Schraubenfeder auf eine Be­ wegungsrichtung der Schaltwelle begrenzen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der zuletzt genannten Einrichtung kann dabei die Buchse den verschiebebeweglichen Lagerkäfig eines Kugellagers umgeben, in welchem die Schalt­ welle axial verschiebebeweglich gelagert ist. Die Buchse kann auf diese Weise dazu eingesetzt werden, den genannten Lager­ käfig zu führen und zu sichern.

Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren bei­ spielhaft erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht von oben auf eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung;

Fig. 2 eine Aufsicht gemäß Fig. 1 mit einer tiefer liegenden Schnittebene;

Fig. 3 eine Ansicht von unten auf die Schaltvorrichtung;

Fig. 4 eine Seitenansicht von vorne;

Fig. 5 eine Seitenansicht von rechts;

Fig. 6 eine Seitenansicht von links sowie einen Teilschnitt durch die Schaltvorrichtung;

Fig. 7 eine Seitenansicht von links auf die Betätigungs­ einrichtungen der Schaltvorrichtung;

Fig. 8 eine Ansicht von vorne auf die Axialbetätigungs­ vorrichtung.

In den Figuren ist die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung in verschiedenen Ansichten und Schnitten aus unterschiedlichen Richtungen dargestellt. Zur Veranschaulichung der Ansichten ist dabei jeder Figur eine symbolische Darstellung der Schaltvorrichtung beigefügt, welche stets dieselbe Orientie­ rung im Raum aufweist in welcher die Blickrichtung durch eine Blockpfeil und gegebenenfalls die Schnittebene durch eine ge­ strichelte Linie angedeutet ist. Die symbolische Darstellung besteht aus der als Zylinder angedeuteten Schaltwelle 2 sowie der Axialbetätigungsvorrichtung 3 und der Radialbetätigungs­ vorrichtung 5.

In der Aufsicht auf die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung in Fig. 1 ist der plattenförmige Deckel 1 zu erkennen, welcher eine entsprechende Öffnung im Getriebegehäuse (nicht darge­ stellt) abdecken kann und mit dem Getriebe verschraubt wird. Senkrecht zum Deckel 1 erstreckt sich die im wesentlichen zy­ linderförmige Schaltwelle 2, welche über entsprechende Lager axial verschiebebeweglich und drehbar mit dem Deckel 1 ver­ bunden ist. Eine axiale Verstellung der Schaltwelle 2 kann über die Axialbetätigungsvorrichtung 3 erzielt werden, welche an ihrem Ende einen Anschluss für einen vom Gangschalthebel kommenden Kabelzug (nicht dargestellt) aufweist. Weiterhin ist an dem Deckel 1 eine Radialbetätigungsvorrichtung 5 (vgl. Fig. 2) angeordnet, welche an ihrem einen Ende eine An­ schlussmöglichkeit für einen anderen Kabelzug (nicht darge­ stellt) vom Gangschalthebel aufweist und welche eine Betäti­ gung des Kabelzuges in eine Drehbewegung der Schaltwelle 2 umsetzt.

In der Aufsicht von Fig. 1 ist ferner eine Schutzplatte 4 erkennbar, welche das in die Schaltvorrichtung integrierte Ventilationssystem vor unkontrolliertem Ölfluss schützen soll.

In Fig. 3 ist eine Ansicht von unten auf die Schaltvorrich­ tung dargestellt. Zu erkennen ist hierbei insbesondere, dass der Rand des Deckels 1 von einer Dichtung umgeben ist, um ei­ ne öldichte Anbringung auf dem Getriebegehäuse zu gewährleis­ ten.

Fig. 4 zeigt teilweise im Schnitt eine Ansicht von vorne auf die Schaltvorrichtung. Die genaue Führung des Schnittes ist in Fig. 2 durch die Linien A-A dargestellt. Zu erkennen ist die (Schalt-)Welle 2, welche sich senkrecht durch eine Durchbrechung im Deckel 1 erstreckt. Die Welle 2 ist in der genannten Durchbrechung in einem Kugellager 7 axial verschie­ bebeweglich und drehbar gelagert. Das obere Ende der Welle 2 sitzt in einem Lager, welches mit der Radialbetätigungsvor­ richtung 5 gekoppelt ist und somit eine Drehung der Welle 2 um deren Längsachse erzwingen kann.

Der obere Endbereich der Welle 2 ist ferner von einer Schrau­ bendruckfeder 6 umgeben, welche sich einerseits mittelbar am Deckel 1 und andererseits am Ende der Schaltwelle 2 abstützt. Die Schraubendruckfeder 6 übt somit durch ihre Vorspannung eine axial nach oben gerichtete Kraft auf die Schaltwelle 2 aus.

Am gegenüberliegenden, unterhalb des Deckels 1 befindlichen Ende der Schaltwelle 2 ist eine weitere Schraubendruck­ feder 11 angeordnet, welche sich in ähnlicher Weise einer­ seits auf einem Federteller 12 am unteren Ende der Schaltwel­ le 2 und andererseits an dem starr mit dem Deckel 1 verbunde­ nen unteren Lager der Schaltwelle 2 abstützt. Die zuletzt ge­ nannte Abstützung am Lager der Schaltwelle 2 findet dabei ü­ ber eine topfartige Buchse 13 als Zwischenelement statt. Das heißt, dass sich die Schraubendruckfeder 11 auf der Buchse 13 und sich die Buchse mit ihrem Rand ihrerseits auf dem Lager der Schaltwelle 2 abstützt.

Die Buchse 13 umgibt das untere Ende der Schaltwelle 2 topf­ artig und weist in ihrem Boden eine Durchbrechung auf, durch welche der Endbereich der Schaltwelle 2 hindurch geführt ist. Dieser Endbereich hat dabei einen kleineren Radius als der Rest der Schaltwelle, wobei am Übergang zwischen beiden Ra­ dien eine Schulter 14 ausgebildet ist. Auf dieser Schulter 14 sitzt die Durchbrechung der Buchse 13 auf, da der Radius der Durchbrechung kleiner ist als der sonstige Radius der Schalt­ welle 2.

Die Abstützung der Buchse 13 auf der Schulter 14 der Schalt­ welle 2 hat zur Folge, dass bei einer axialen Abwärtsbewegung der Schaltwelle 2 die Buchse 13 mitgenommen wird. Die Buch­ se 13 nimmt dabei ihrerseits die Feder 11 mit, und die Ab­ stützung der Buchse 13 am Lager der Schaltwelle 2 wird aufge­ hoben. Das heißt, dass bei einer Abwärtsbewegung der Schalt­ welle 2 aus der in Fig. 4 dargestellten Neutrallage (zwi­ schen drittem und viertem Gang) die Länge der Schraubendruck­ feder 11 nicht verändert wird, da die Schraubendruckfeder ei­ nerseits am mit der Schaltwelle 2 verbundenen Federteller 12 und andererseits an der in diesem Zustand ebenfalls mit der Schraubendruckfeder 2 verbundenen Buchse 13 aufsitzt. Bei der Abwärtsbewegung übt die Feder 11 somit keinen axialen Druck auf die Schaltwelle 2 aus. In diesem Falle wird ein axialer Druck vielmehr allein durch die obere Schraubendruckfeder 6 erzeugt.

Anders ist der Fall hingegen, wenn sich die Schaltwelle 2 aus der in Fig. 4 gezeigten Neutrallage nach oben bewegt. In diesem Falle sitzt die Buchse 13 auf dem Lager der Schaltwel­ le 2 auf, so dass sie der Aufwärtsbewegung der Schaltwelle 2 nicht folgen kann. Die Schraubendruckfeder 11 ist somit mit ihrem unteren Ende über den Federteller 12 an der Schaltwel­ le 2 und mit ihrem oberen Ende über die Buchse 13 am Lager der Schaltwelle fixiert, so dass sie bei der Aufwärtsbewegung der Schaltwelle 2 komprimiert wird.

Auf die geschilderte Weise ist es möglich, die axiale Kraft­ wirkung der Schraubendruckfeder 11 nur bei der Aufwärtsbewegung der Schaltwelle 2 aus der Neutrallage auszuüben, so dass insgesamt die beiden Bewegungsrichtungen aus der Neutrallage heraus (hin zum ersten und zweiten Gang beziehungsweise hin zum fünften Gang und Rückwärtsgang) unter verschiedenen Ge­ genkräften erfolgen.

Die Buchse 13, über welche sich die Schraubendruckfeder 11 am Lager der Schaltwelle 2 abstützt, besteht aus einem reibungs­ mindernden Kunststoff wie zum Beispiel PVC. In gleicher Weise ist der Federteller 12 aus einem reibungsmindernden Kunst­ stoff hergestellt. Durch die genannten Materialwahlen wird eine Relativbewegung zwischen der Schraubendruckfeder 11 und dem Lager der Schaltwelle 2 beziehungsweise der Schaltwelle 2 selbst möglich. Insbesondere kann hierdurch die Schaltwelle 2 um ihre Längsachse rotieren, ohne dass dabei die Schrauben­ druckfeder 11 mitgenommen oder tordiert würde. Dement­ sprechend kann die Schraubendruckfeder 11 bei der Rotation der Schaltwelle 2 auch keine unerwünschten und störenden Tor­ sionskräfte ausüben.

Der Federteller 12 verhindert weiterhin, dass die Schrauben­ druckfeder 11 sich vom unteren Ende der Schaltwelle 2 löst und zum Beispiel ins Getriebe fällt. Um ein solches für das Getriebe destruktives Abfallen der Schraubendruckfeder 11 zu verhindern, ist der Federteller 12 vorzugsweise so ausgestal­ tet, dass seine Demontage nur unter Zerstörung des Federtel­ lers möglich ist.

In Fig. 4 ist weiterhin ein Führungsstift 9 erkennbar, wel­ cher in einem Langloch der Sperrbügelkulisse 8 geführt ist. Die Sperrbügelkulisse 8 ist fest mit dem Deckel 1 verbunden, während der Führungsstift 9 mit Sperrbügeln 18 (Fig. 6) ver­ bunden ist, welche sich axial mit der Schaltwelle 2 bewegen können. Durch die Sperrbügelkulisse 8 wird zwar eine solche axiale Bewegung zugelassen, jedoch eine Rotation zusammen mit der Schaltwelle 2 verhindert.

In Fig. 5 ist eine Seitenansicht von rechts auf die Schalt­ vorrichtung dargestellt. Die genaue Schnittführung entspricht der Linie C-C von Fig. 2. Oberhalb des im Schnitt darge­ stellten Deckels 1 ist erkennbar, wie die Axialbetätigungs­ vorrichtung 3 seitlich am oberen Lager der Schaltwelle 2 an­ greift, wobei die axiale Bewegungsmöglichkeit durch einen Doppelpfeil dargestellt ist. Unterhalb des Deckels 1 zeigt die Seitenansicht die Schaltkulisse 15, in welcher der Kulis­ senstift 16 geführt wird. Die Schaltkulisse 15 ist fest mit dem Deckel 1 verbunden, während der Kulissenstift 16 an der Schaltwelle 2 fixiert ist. Durch die Schaltkulisse 15 und den Kulissenstift 16 werden die von der Schaltwelle 2 ausführba­ ren axialen und radialen Bewegungen derart begrenzt, dass insgesamt sechs Positionen (fünf Vorwärtsgänge und ein Rück­ wärtsgang) eingenommen werden können. Ein Sperrnocken 17 sorgt dafür, dass nicht unmittelbar vom fünften Gang in den Rückwärtsgang geschaltet werden kann.

Fig. 6 zeigt im unteren Teil die Schaltvorrichtung in einer Seitenansicht von links. Oberhalb dieser Seitenansicht ist ein Schnitt durch die Darstellung entlang der Linie B-B dargestellt.

Die Seitenansicht zeigt den mit der Schaltwelle 2 fest ver­ bundenen Schaltfinger 19, durch welchen die eigentliche Ver­ schiebung von Schaltstangen (nicht dargestellt) des Getriebes stattfindet. Durch eine axiale Verschiebung des Schaltfin­ gers 19 kann dabei eine zu betätigende Schaltstange ausge­ wählt werden, welche dann durch eine Rotation der Schaltwelle 2 und eine entsprechende radiale Bewegung des Schaltfin­ gers 19 in die eine oder andere Richtung verschoben werden kann, um einen von zwei Gängen einzulegen.

Oberhalb und unterhalb des Schaltfingers 19 ist jeweils ein Sperrbügel 18 angeordnet, welcher auf der gegenüberliegenden Seite der Schaltwelle mit dem Führungsstift 9 (Fig. 4) fest verbunden ist. Die Sperrbügel 18 können somit die axiale Be­ wegung der Schaltwelle mitmachen, nicht jedoch die Rotation. Sie dienen dazu, nicht ausgewählte Schaltstangen des Getrie­ bes in ihrer Ruhelage zu fixieren.

In der oberen Schnittdarstellung von Fig. 6 ist eine Rast­ einrichtung 20 erkennbar, durch welche Radialstellungen der Schaltwelle 2 in bestimmten Positionen fixiert werden. Die Rasteinrichtung wird dabei durch einen mit der Schaltwelle 2 verbundenen Sektor mit einer wellenförmigen Außenkontur sowie eine im Führungsstift 9 federnd gelagerte Kugel verwirklicht. In den Rastpositionen drückt sich die Kugel in die Täler der wellenförmigen Umfangslinie.

Die Fig. 7 und 8 zeigen in verschiedenen Schnitten separat die Axialbetätigungsvorrichtung 3 und die Radial­ betätigungsvorrichtung 5, wobei die Schnittführung in Fig. 7 der Linie E-E aus Fig. 1 und die Schnittführung in Fig. 8 der Linie D-D aus Fig. 2 entspricht.

Bezugszeichenliste

1

Deckel

2

Schaltwelle

3

Axialbetätigungsvorrichtung

4

Schutzplatte

5

Radialbetätigungsvorrichtung

6

Schraubendruckfeder

7

Kugellager

8

Sperrbügelkulisse

9

Führungsstift

10

Kugellager

11

Schraubendruckfeder

12

Federteller

13

Buchse

14

Schulter

15

Schaltkulisse

16

Kulissenstift

17

Sperrnocken

18

Sperrbügel

19

Schaltfinger

20

Rasteinrichtung

Claims (5)

1. Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem eine Öffnung im Getriebegehäu­ se abschließenden Deckel (1), an dem eine Schaltwel­ le (2) drehbar und axial verschiebbar angeordnet ist, wobei die Schaltwelle über mindestens eine Schrauben­ druckfeder (6, 11) in einer axialen Neutrallage gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfeder (6) über Zwischenelemente (12, 13) aus reibungsminderndem Material, vorzugsweise aus Kunststoff, an der Schaltwel­ le (2) und/oder dem Lager der Schaltwelle abgestützt ist.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Ende der Schalt­ welle (2) eine Schraubendruckfeder (6, 11) angeordnet ist.

3. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Schaltkulisse (15) zum Führen eines an der Schaltwelle (2) angeordneten Ku­ lissenstiftes (16), einen Sperrbügel (18) zum Sperren nicht ausgewählter Schaltstangen und/oder eine Rastein­ richtung (20) zum Festlegen der Radialstellungen der Schaltwelle aufweist.

4. Schaltvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Enden der Schaltwelle (2) eine Schulter (14) aufweist,
dass dieses Ende topfartig von einer reibungsmindernden Buchse (13) umgeben ist, wobei die Schaltwelle durch ei­ ne Durchbrechung am Boden der Buchse hindurchtritt und sich der Rand der Durchbrechung auf der Schulter der Schaltwelle abstützt,
dass die Schraubendruckfeder (11) sich einerseits am En­ de der Schaltwelle (2) und andererseits an der Buch­ se (13) abstützt und so die Buchse gegen die Schulter der Schaltwelle vorspannt,
und dass sich die Buchse je nach axialer Position der Schaltwelle am Lager der Schaltwelle abstützt.

5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (13) den ver­ schiebebeweglichen Lagerkäfig eines Kugellagers (10) um­ gibt, in welchem die Schaltwelle (2) axial verschiebebe­ weglich gelagert ist.