DE102008044957A1

DE102008044957A1 - Getriebe mit einer Schaltwelle und einem Schaltfinger

Info

Publication number: DE102008044957A1
Application number: DE200810044957
Authority: DE
Inventors: Hans Schlickum
Original assignee: FSG AUTOMOTIVE HOLDING AG
Current assignee: FSG AUTOMOTIVE HOLDING AG
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2010-03-04

Abstract

Ein Getriebe, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, umfasst eine Schaltwelle (1) und einen davon radial abragenden Schaltfinger (5) zur Übertragung von Dreh- und/oder Schubbewegungen (D, A) über ein Schaltmaul (9) auf eine Schaltgabel. Zur Reduzierung des Gewichts des Getriebes und zur Realisierung praktisch beliebiger Drehwinkel (D) ist die Schaltwelle (1) zumindest im Bereich des Schaltfingers (5) als Schaltblech (3) ausgelegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einer Schaltwelle und einem davon radial abragenden Schaltfinger zur Übertrag von Dreh- und/oder Schubbewegungen über ein Schaltmaul auf eine Schaltgabel.
Getriebe zur Kraftübertragung beispielsweise von einer Verbrennungskraftmaschine auf die angetriebenen Räder eines Kraftfahrzeugs sind seit langem bekannt. Mit Hilfe des Getriebes wird das Übersetzungsverhältnis der Drehzahlen zwischen Antrieb und Abtrieb in gewünschter Weise eingestellt, um beispielsweise mit einem kleinen Gang mit großem Übersetzungsverhältnis zu beschleunigen oder bergauf fahren zu können und mit einem hohen Gang mit kleinerem Übersetzungsverhältnis schnell fahren zu können. Besonders bei manuell zu schaltenden Getrieben sind Schaltwellen bekannt, die um ihre Längsachse drehbar und in axialer Richtung verschiebbar sind. Von dieser Schaltwelle ragt radial ein Schaltfinger ab, der mit einem verschiebbaren Schaltmaul zusammenwirkt, um die Drehbewegung auf eine Schaltgabel zu übertragen. Durch die Axialverschiebung der Schaltwelle kann der Schaltfinger mit verschiedenen Schaltmäulern und jeweils zugeordneten Schaltgabeln zusammenwirken, um beispielsweise fünf Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang für ein Kraftfahrzeug zu realisieren. Die Schaltwelle selbst ist dabei entweder eine runde Welle aus Vollmaterial oder in Form eines hohlen Rohres ausgebildet.
Als nachteilig hierbei ist es anzusehen, dass das Vollmaterial ein erhebliches Gewicht aufweist und dass die Befestigung des radial abragenden Schaltfingers bei einer rohrartigen Schaltwelle einen erheblichen Aufwand erfordert, da in das Rohr entsprechende Ausnehmungen zur Befestigung des Schaltfingers eingebracht wer den müssen. Zudem ist durch die dreidimensionale Ausdehnung der Schaltwelle die Dreh- und Schubbewegung räumlich begrenzt.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Getriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit weniger Fertigungsaufwand herstellbar ist und bei dem praktisch beliebige Verschiebungen eines Schaltmauls realisierbar sind.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß bei einem Getriebe der eingangs genannten Art dadurch, dass die Schaltwelle zumindest im Bereich des Schaltfingers als Schaltblech ausgelegt ist.
Mit der Erfindung wird ein Getriebe geschaffen, bei dem die bisher rohr- oder stabartige runde Schaltwelle zumindest abschnittsweise durch ein ebenes, flaches Bauteil, das Schaltblech, ersetzt ist. Ein solches Schaltblech kann aus einem hierfür geeigneten Material mit ausreichender Festigkeit, Biegesteifigkeit und Korrosionsbeständigkeit gefertigt, vorzugsweise ausgestanzt oder ausgeschnitten, werden, so dass eine Großserienproduktion einfach möglich ist. An diesem Schaltblech wird an gewünschter Stelle der radial davon abragende Schaltfinger befestigt, was im Rahmen der Erfindung in an sich beliebiger Weise erfolgen kann, bevorzugt jedoch wie im Folgendem beschrieben. Der Schaltfinger selbst ist ebenfalls aus einem geeigneten Material ausgestanzt oder ausgeschnitten und weist nur eine geringe Materialstärke auf.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die quasi zweidimensionale Ausführung des Schaltblechs eine erhebliche Material- und damit Gewichtsersparnis gegenüber herkömmlichen stab- oder rohrförmigen Schaltwellen erzielt wird. Somit werden die bewegten Massen reduziert. Zudem ist das Schaltblech in einfacher Weise herstellbar und bei geeigneter Formgebung des Schaltblechs sowie des Schaltfingers können größere und praktisch beliebige Verschiebungen eines Schaltmauls realisiert werden.
In einfacher Weise ist der radial abragende Schaltfinger in eine korrespondierend ausgebildete Ausnehmung im Schaltblech eingesetzt und beispielsweise in der Ausnehmung fest geschweißt. Eine entsprechend geformte Ausnehmung kann bereits beim Ausschneiden oder Ausstanzen des Schaltblechs mit ausgebildet werden. Das Verbinden und Verschweißen miteinander, beispielsweise durch Laserschweißen, kann ebenfalls maschinell in Großserie erfolgen.
Um das Zusammenwirken über einen großen Drehwinkelbereich des Schaltfingers mit dem Schaltmaul zu ermöglichen, sind am Schaltblech im Bereich des Schaltfingers zwei vorzugsweise symmetrische Freimachungen oder Aussparungen ausgebildet, denen benachbart jeweils Sperrbereiche zugeordnet sind. Die Freimachungen werden bei der Produktion des Schaltblechs vorzugsweise mit ausgestanzt oder ausgeschnitten. Die Freimachungen weisen eine solche Breite auf, dass ein Schaltblech, auf das über den Schaltfinger eingewirkt wird, aufgenommen werden kann. Die den Freimachungen benachbarten Sperrbereiche verhindern, dass im verdrehten Zustand die Schaltwelle in axialer Richtung relativ zum Schaltmaul verschoben werden kann, da die Sperrbereiche in beiden Richtungen am Schaltmaul anstehen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass am Schaltfinger zwei im Wesentlichen in Drehrichtung weisende Schaltarme ausgebildet sind, über die die eigentliche Betätigung bzw. Verschiebung des Schaltmauls erfolgt. Es versteht sich, dass eine Schaltmaulausnehmung, innerhalb derer der Schaltfinger verdreht wird, korrespondierend ausgebildet ist, um mit dem vom Schaltfinger in der Ebene des Schaltmauls abragenden Schaltarmen zusammenzuwirken.
Die beiden vom Schaltfinger abragenden Schaltarme müssen nicht notwendigerweise symmetrisch ausgebildet sein, sondern können insbesondere unterschiedliche Längen bzw. Breiten aufweisen, so dass in beiden Drehrichtungen jeweils ein anderer Verschiebeweg für das Schaltmaul realisierbar ist. In gleicher Weise oder zusätzlich kann die Schaltmaulausnehmung ebenfalls im Wesentlichen symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sein, um gleichermaßen unterschiedliche Verschiebewege des Schaltmauls zu erhalten. So kann auf einfache Art beispielsweise für das Einlegen des Rückwärtsgangs ein größerer Verschiebeweg als für das Einlegen der Vorwärtsgänge realisiert werden.
Als Material für den Schaltfinger und/oder das Schaltblech wird 16MnCr5-Stahl vorgeschlagen, der eine ausreichende Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweist und in einfacher Weise bearbeitbar ist.
Zur Vermeidung von Verschleiß und zur Erhöhung der Dauerhaltbarkeit des Getriebes besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung darin, dass insbesondere der Schaltfinger und/oder das Schaltblech zumindest abschnittsweise gehärtet sind. Eine solche Oberflächenhärtung wird insbesondere an den Stellen ausgeführt, an denen der Schaltfinger bzw. die davon abragenden Schaltarme unmittelbar mit dem Schaltmaul zusammenwirken. Es ist ersichtlich, dass auch die entsprechenden Oberflächen des Schaltmaus bzw. der Schaltmaulausnehmung gehärtet sein können, um den Verschleiß eines derartigen Getriebes zu reduzieren.
Im vorhergehenden wurde die Erfindung zwar im Wesentlichen im Zusammenhang mit einem Kraftfahrzeuggetriebe beschrieben, es ist für den Fachmann jedoch ersichtlich, dass ein derartiges Getriebe auch auf allen anderen Gebieten der Technik einsetzbar ist bzw. ein solches Schaltblech mit Schaltfingern in an sich beliebigen Getrieben Verwendung finden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
1a und 1b ein Schaltblech mit Schaltfinger in zwei Ansichten und
2a, 2b und 2c ein Schaltblech mit Schaltfinger und zugeordnetem Schaltmaul in drei verschiedenen Drehstellungen in Draufsicht.
In 1a und 1b sind einige Bestandteile eines Getriebes, insbesondere eines Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs, abgebildet. Ein derartiges Getriebe umfasst unter anderem eine Schaltwelle 1, die in eine Rastierhülse 2 eingesteckt ist und zumindest abschnittsweise als ebenes, flaches Schaltblech 3 ausgebildet ist. Zum Verbinden von Schaltwelle 1 und Schaltblech 3 kann eine Nase am Schaltblech 3 in eine korrespondierende Ausnehmung in der Schaltwelle 1 eingesteckt und fixiert sein. Am anderen Ende ist das Schaltblech 3 über ein Kunststofflager 4 drehbar gelagert. Vom flachen, dünnen Schaltblech 3 ragt radial ein Schaltfinger 5 ab, der vorzugsweise ebenfalls als dünnes flaches Metallblech ausgeführt ist und beispielsweise aus 16MnCr5-Stahl besteht. Sowohl Schaltblech 3 als auch Schaltfinger 5 können in einfacher Weise aus einem Metallblech ausgestanzt oder ausgeschnitten werden, um ihnen eine gewünschte Formgebung zu verleihen.
Insbesondere aus der 1b ist ersichtlich, dass der Schaltfinger 5, vorzugsweise maschinell, in eine korrespondierende Aufnahme 6 im Schaltblech 3 eingesteckt ist und beispielsweise mit einer Laserschweißnaht 7 festgeschweißt ist. Von dem Schaltfinger 5 ragen einander entgegengesetzt zwei Schaltarme 11 ab.
Dem Schaltfinger 5 sind an dem Schaltblech 3 zwei korrespondierende Freimachungen 8 oder Ausnehmungen zugeordnet, deren Breite B derart gewählt ist, dass ein Schaltmaul in die Freimachung 8 eintreten und in dieser aufgenommen werden kann. Um beim Verdrehen des Schaltblechs 3 eine Verschiebung des Schaltblechs 3 in axialer Richtung A zu unterbinden, sind den Freimachungen 8 beidseitig jeweils Sperrbereiche 10 zugeordnet. Wird die Schaltwelle 1 bzw. das Schaltblech 3 zum Einlegen eines Ganges um die Schaltwellenlängsachse gemäß Drehpfeil D gedreht, so stehen die Sperrbereiche 10 am Schaltmaul an und verhindern eine Bewegung in axialer Richtung A des Schaltblechs 3.
In den 2a, 2b und 2c ist jeweils das Schaltblech 3 mit dem Schaltfinger 5 und mit einem damit zusammenwirkenden Schaltmaul 9 in Draufsicht abgebildet. Das Schaltblech 3 kann in der Zeichnungsebene um seine senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Längsachse in beide Richtungen D gedreht werden. Eine Verschiebung in axialer Richtung A würde senkrecht zur Zeichenebene erfolgen. In der 2a befindet sich das Schaltblech 3 in neutraler Position und das Schaltmaul 9 greift nicht in die Freimachungen 8 ein. In der Neutralposition kann das Schaltblech 3 in axialer Richtung A zu einem darüber oder darunter liegenden anderen Schaltmaul 9 bewegt werden, um andere Gänge einzulegen.
In 2b ist das Schaltblech 3 derart im Uhrzeigersinn verdreht, dass das Schaltmaul 9 in eine der beiden Freimachungen 8 eingreift und die Sperrbereiche 10 eine Bewegung des Schaltblechs 3 in axialer Richtung A unterbinden. Weiterhin ist aus dieser Darstellung deutlich ersichtlich, dass am Schaltfinger 5 die von diesem abragende Schaltarme 11 ausgebildet sind, die im Wesentlichen in Drehrichtung D weisen und innerhalb der Ebene des Schaltmauls 9 liegen. Diese Schaltarme 11, deren Oberflächen bzw. Berührungspunkte zum Schaltmaul 9 vorzugsweise gehärtet sind, wirken auf das Schaltmaul 9 ein, um dieses in 2b nach rechts zu verschieben, wie durch den Pfeil V angedeutet ist. Hierzu verfügt das Schaltmaul 9 über eine Schaltmaulausnehmung 12, die korrespondierend zu dem Schaltfinger 5 und dessen Schaltarmen 11 ausgeformt ist. Bei geeigneter Ausgestaltung kann nach rechts eine Verschiebung V von beispielsweise 9 mm erzielt werden, um in einem Kraftfahrzeuggetriebe beispielsweise in den fünften Gang zu schalten.
In 2a hingegen ist das Schaltblech 3 mit dem Schaltfinger 5 gerade in die andere Richtung, d. h. gegen den Uhrzeigersinn, gedreht und dementsprechend ist das Schaltmaul 9 in Verschieberichtung V nach links verschoben. Allerdings sind hierbei die Schaltmaulausnehmung 12 bzw. die Schaltarme 11 derart ausgebildet, dass nach links eine größere Verschiebung V von beispielsweise 12,2 mm realisierbar ist, um beispielsweise einen Rückwärtsgang einlegen zu können.

Durch die Freimachungen 8 ist es möglich, die Schaltwelle 1 bzw. das Schaltblech 3 in Drehrichtung D wesentlich weiter zu verdrehen, als dies mit einer massiven oder rohrartigen Schaltwelle 1 im Bereich der Schaltmäuler 9 möglich wäre, weil das Schaltblech 3 in seinen verdrehten Zuständen, die in 2b und 2c dargestellt sind, das Schaltmaul 9 übergreift. Bezugszeichenliste:

Zeichen	Bezeichnung
1	Schaltwelle
2	Rastierhülse
3	Schaltblech
4	Kunststofflager
5	Schaltfinger
6	Aufnahme
7	Laserschweißnaht
8	Freimachung
9	Schaltmaul
10	Sperrbereich
11	Schaltarm
12	Schaltmaulausnehmung
A	axiale Richtung
B	Breite der Freimachung
D	Drehung des Schaltblechs
V	Verschiebung des Schaltmauls

Claims

Getriebe, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einer Schaltwelle (1) und einem davon radial abragenden Schaltfinger (5) zur Übertragung von Dreh- und/oder Schubbewegungen (D, A) über ein Schaltmaul (9) auf eine Schaltgabel, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (1) zumindest im Bereich des Schaltfingers (5) als Schaltblech (3) ausgelegt ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltfinger (5) als flaches Bauteil in einer Aufnahme (6) im Schaltblech (5) fest geschweißt ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Schaltblech (3) in Bereich des Schaltfingers (5) zwei Freimachungen (8) mit jeweils benachbarten Sperrbereichen (10) ausgebildet sind.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Schaltfinger (5) zwei in Drehrichtung (D) weisende Schaltarme (11) ausgebildet sind.
Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltarme (11) und eine Schaltmaulausnehmung (12) im Schaltmaul (9) zur Realisierung unterschiedlicher Verschiebungen (V) in beiden Drehrichtungen (D) ausgelegt sind.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Schaltfinger (5) und/oder Schaltblech (3) aus 16MnCr5-Stahl bestehen.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltfinger (5) und/oder die Schaltmaulausnehmung (12) zumindest abschnittsweise gehärtet sind.