Die vorliegende Erfindung betrifft eine zentrale Schaltwelle für ein insbesonde
re automatisiertes Schaltgetriebe, die zum Wählen von zu schaltenden Gang
stufen und zum Schalten der Gangstufen ausgebildet ist nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung
einer solchen zentralen Schaltwelle nach dem Oberbegriff des Anspruch 15.
Schaltgetriebe für Kraftfahrzeuge sind bereits in vielen Ausführungen bekannt
geworden. Neben den sogenannten Handschaltgetrieben, die über verschie
dene Betätigungselemente einen Gangwähl- und Gangschaltvorgang des Fah
rers auf die getriebeinternen Einrichtungen übertragen, sind auch bereits au
tomatisierte Schaltgetriebe bekannt geworden. Diese tragen unter anderem
dem gesteigerten Komfortanspruch des Fahrers Rechnung dadurch, daß am
Schaltgetriebe beispielsweise hydraulische Aktoren angebracht werden, die für
eine hydraulische Betätigung der getriebeinternen Schaltelemente sorgen.
Auch sind bereits elektrische Aktoren bekannt geworden, die getriebeinterne
Schaltelemente betätigen können.
Ein solches getriebeinternes Schaltelement ist eine Zentralschaltwelle oder
zentrale Schaltwelle, bei der ein Wähl- oder Schaltvorgang durch eine axiale
Betätigung oder eine Betätigung in Umfangsrichtung oder Drehrichtung erfol
gen kann. Der Wählvorgang sorgt für die Auswahl der Schaltgasse, in der die
zu schaltende Gangstufe liegt und mit dem Schaltvorgang wird die zu schal
tende Gangstufe dann durchgeschaltet. Hierbei ist es möglich, daß die axiale
Betätigung der zentralen Schaltwelle zum Wählen der Schaltgasse dient und
die nach dem Wählen stattfindende Drehbewegung der zentralen Schaltwelle
ein Betätigungselement in Form beispielsweise eines Schaltfingers in ein
Schaltgabelmaul oder dergleichen eingreifen läßt und über die Verschiebung
einer daran angeordneten Schaltstange für das Schalten der Gangstufe sorgt.
Es ist aber auch möglich, daß die Drehbewegung der zentralen Schaltwelle für
das Wählen der Schaltgasse zuständig ist und der Schaltvorgang dann über
eine Axialbewegung der zentralen Schaltwelle herbeigeführt wird.
Aus der DE 197 34 023 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem automatisierten
Schaltgetriebe bekannt geworden, welches über Aktuatoren betätigt werden
kann. Bei einem mit einer zentralen Schaltwelle ausgestatteten Schaltgetriebe
sorgt ein Paar von Aktuatoren für die Axialbewegung und die Drehbewegung
der Schaltwelle in Umfangsrichtung. Diese zentrale Schaltwelle weist dabei ein
Eingriffsbauteil auf, mittels dem es vom Aktuator zur Axialbewegung beauf
schlagt werden kann und ein Eingriffsbauteil zur Beaufschlagung der Schalt
welle in Umfangsrichtung.
Bekannte Schaltwellen derartiger Getriebe werden aus einem Vollwerkstoff
über mehrere Fertigungsstufen gefertigt und sind daher in der Herstellung auf
wendig und teuer. Wenn darüber hinaus an einer solchen bekannten Schalt
welle auch noch zusätzliche Funktionen in der Form beispielsweise einer Ver
schaltsicherung implementiert werden müssen, so führt dies zu einem weiteren
Anstieg der Bearbeitungsschritte. Der vorliegenden Erfindung liegt daher zur
Beseitigung der geschilderten Nachteile die Aufgabe zugrunde, eine zentrale
Schaltwelle für ein insbesondere automatisiertes Schaltgetriebe zu schaffen,
die deutlich kostengünstiger hergestellt werden kann und auch in bereits be
stehende Getriebekonstruktionen eingebunden werden kann. Darüber hinaus
soll ein Verfahren zur Herstellung dieser Schaltwelle geschaffen werden.
Die Erfindung weist zur Lösung der Aufgabe hinsichtlich der Schaltwelle die im
Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon
sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Darüber hinaus weist die Erfin
dung zur Lösung der Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens die im Anspruch 15
angegebenen Merkmale auf, wobei sich Varianten hiervon anhand der weite
ren Ansprüche ergeben.
Nach der Erfindung ist daher eine zentrale Schaltwelle für ein insbesondere
automatisiertes Schaltgetriebe vorgesehen, die zum Wählen von zu schalten
den Gangstufen und zum Schalten der Gangstufen ausgebildet ist und hierzu
axial bewegbar und drehbar ausgebildet ist und mindestens ein Eingriffsbauteil
aufweist, mittels dem die Schaltwelle in axialer Richtung und in Drehrichtung
zum Wählen und Schalten beaufschlagbar ist, wobei die Schaltwelle einen
rohrstückförmigen Wellenkörper aufweist, an dem das mindestens eine Ein
griffsbauteil festlegbar ist. Die erfindungsgemäße Schaltwelle zeichnet sich
daher dadurch aus, daß sie einen Wellenkörper in der Form eines Rohrstückes
aufweist, an dem ein oder mehrere Eingriffsbauteile zur axialen Beaufschla
gung und zur Beaufschlagung der Schaltwelle in Umfangsrichtung angeordnet
werden können.
Es kann dabei am Wellenkörper ein erstes Eingriffsbauteil zur Beaufschlagung
der Schaltwelle in axialer Richtung und ein zweites Eingriffsbauteil zur Beauf
schlagung der Schaltwelle zur Drehung angeordnet sein. Die Eingriffsbauteile
können dabei bei einem automatisierten Schaltgetriebe von einem beispiels
weise am Getriebegehäuse angeordneten Aktuator beaufschlagt werden, so
daß der Aktuator über ein dem ersten Eingriffsbauteil der Schaltwelle zugeord
netes Eingriffsbauteil beispielsweise in der Form eines Verzahnungselementes
die Schaltwelle axial beaufschlagen kann und über ein dem zweiten Eingriffs
bauteil zugeordnetes Verzahnungselement die Schaltwelle in Umfangsrichtung
beaufschlagen kann.
Das erste Eingriffsbauteil zur Axialbeaufschlagung der Schaltwelle kann am
rohrstückförmigen Wellenkörper relativ zu diesem drehbar aber axial fest fest
gelegt sein. Diese Anordnung führt dazu, daß eine Beaufschlagung des ersten
Eingriffsbauteils am Wellenkörper über einen Aktuator zu einer Axialbewegung
der Schaltwelle beispielsweise zum Wählen der Schaltgasse führt und daß
aufgrund der Festlegung des zweiten Eingriffsbauteils am Wellenkörper relativ
zu diesem drehfest und axial fest eine Beaufschlagung des zweiten Eingriffs
bauteils am Wellenkörper zu einer Drehbewegung des Wellenkörpers relativ
zum ersten Eingriffsbauteil führt, so daß es zu keiner Drehbewegung zwischen
dem ersten Eingriffsbauteil und dem dieses beaufschlagenden Aktuator
kommt.
In vorteilhafter Weise kann das erste Eingriffsbauteil ein Zahnstangensegment
sein und das zweite Eingriffsbauteil ein Zahnradsegment. Das Zahnstan
gensegment wird zur axialen Beaufschlagung der rohrstückförmigen zentralen
Schaltwelle so in oder am rohrstückförmigen Wellenkörper festgelegt, daß es
relativ zu diesem drehbar ist aber bei einer Beaufschlagung des Zahnstan
gensegments über den Aktuator mit einem komplementär ausgestalteten Ver
zahnungsbauteil zu einer axialen Verschiebung der zentralen Schaltwelle in
deren Längsrichtung führt. Das Zahnradsegment ist dabei sowohl axial als
auch drehfest mit dem rohrstückförmigen Wellenkörper der zentralen Schalt
welle verbunden und kann ein Betätigungselement beispielsweise in der Form
eines Schaltfingers aufweisen, so daß eine Betätigung des Zahnradsegments
über den Aktuator zu einer Drehbewegung der zentralen Schaltwelle führt und
damit zu einer Schwenkbewegung des Schaltfingers. Dieser kann in ein
Schaltgabelmaul einer Schaltstange eingreifen und so zu einer axialen Betäti
gung der Schaltstange führen und damit zu einem Schalten der Gangstufe.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Wellenkörper mit einer Vorspan
neinrichtung in Eingriff bringbar ist derart, daß zur axialen Bewegung des Wel
lenkörpers eine Vorspannkraft zu überwinden ist. Es bedeutet dies mit anderen
Worten, daß die axiale Betätigung der erfindungsgemäßen Schaltwelle nur
dann möglich ist, wenn hierzu die von der Vorspanneinrichtung erzeugte Vor
spannkraft überwunden wird. Dies führt insbesondere bei einer vertikalen Ein
baulage der erfindungsgemäßen zentralen Schaltwelle zu dem Vorteil, daß es
nicht zu einer nicht definierten axialen Stellung der Schaltwelle hinsichtlich der
Vorspanneinrichtung kommen kann und so beispielsweise kein Herausgleiten
der zentralen Schaltwelle aus der Neutralstellung des Schaltgetriebes eintreten
kann. Wenn die zentrale Schaltwelle im Falle ihrer Anwendung bei einem au
tomatisierten Schaltgetriebe von einem Aktuator betätigt wird, so muß dieser
zur Herbeiführung einer axialen Betätigung der Schaltwelle zunächst die Vor
spannkraft der Vorspanneinrichtung überwinden, um die im Getriebe gelagerte
zentrale Schaltwelle axial zu verschieben. Zur Herbeiführung einer einrasten
den Stellung kann am Wellenkörper mindestens eine mit einer Vorspannein
richtung in Eingriff bringbare geneigte Fläche vorgesehen sein, so daß die
Vorspanneinrichtung bei einer axialen Bewegung der Schaltwelle über die ge
neigte Fläche eine veränderliche Vorspannkraft erzeugt, die von dem bei
spielsweise elektromotorisch betätigten Aktuator überwunden werden muß,
was bei diesem zu einem Anstieg des Beschaltungsstromes führt, so daß
durch eine Erfassung des Beschaltungsstromes eine indirekte Erfassung des
von der Schaltwelle zurückgelegten Weges ermöglicht wird.
Nach einer Fortführung der Erfindung kann am Wellenkörper eine Verschaltsi
cherung insbesondere in der Form einer ein Schaltschema nachbildenden
Kulissenführung vorgesehen sein, so daß die Schaltwelle über Aktuatoren
angesteuert keine Stellung einnehmen kann, die nicht dem Schaltschema des
Schaltgetriebes entspricht.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der rohrstückförmige Wellenkörper
mindestens eine Aussparung zur Aufnahme mindestens eines Eingriffsbautei
les aufweist, wobei das Eingriffsbauteil das zur axialen Betätigung der Schalt
welle vorgesehene relativ zu diesem drehbar und axial feste Zahnstan
gensegment sein kann.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der rohrstückförmige
Wellenkörper aus einer mit Aussparungen für mindestens ein Eingriffsbauteil
und/oder eine Vorspanneinrichtung und/oder eine Verschaltsicherung verse
henen zu einem Rohrstück gerollten Platine gebildet. Es bedeutet dies mit
anderen Worten, daß eine den rohrstückförmigen Wellenkörper in Abwicklung
darstellende Platine mit Aussparungen für ein Eingriffsbauteil und/oder eine
Vorspanneinrichtung und/oder eine Verschaltsicherung vorgesehen ist, so daß
sich der Wellenkörper durch ein Rollen der Platine zu einem Rohrstück her
stellen läßt.
Nach einer alternativen Ausführungsform kann im Inneren des rohrstückförmi
gen Wellenkörpers ein zweites Rohrstück angeordnet sein, welches Funktions
flächen in der Form eines Eingriffsbauteiles zur axialen Beaufschlagung
und/oder einer geneigten Fläche und/oder einer Verdrehsicherung aufweist,
wobei der rohrstückförmige Wellenkörper Aussparungen für den Zugang zu
den Funktionsflächen des zweiten Rohrstücks besitzt. Es bedeutet dies mit
anderen Worten, daß ein Rohrstück Funktionsflächen in der Form beispiels
weise eines Verzahnungsprofiles im Längsschnitt zur axialen Beaufschlagung
des Wellenkörpers aufweist und eine geneigte Fläche zum Eingriff mit einer
Vorspanneinrichtung besitzen kann sowie eine Verdrehsicherung in der Form
beispielsweise einer Kulissenführung und ein solches Rohrstück in einen rohr
stückförmigen Wellenkörper eingesetzt wird, derart, daß dieser über an ihm
ausgebildete Aussparungen den Zugang zu den genannten Funktionsflächen
ermöglicht. Über ein axial feste Anordnung des Rohrstücks mit den Funktions
flächen im rohrstückförmigen Wellenkörper führt eine Beaufschlagung der
Verzahnung des Rohrstücks in Axialrichtung zu einer Beaufschlagung der
Schaltwelle in Axialrichtung und zwar beispielsweise zum Wählen der Schalt
gasse. Ein zweites an dem Wellenkörper an einem Ende angeordnetes Ein
griffsbauteil in der Form beispielsweise eines Zahnradsegments mit einem
daran angeordneten Schaltfinger führt bei einer Beaufschlagung des Zahn
radsegments durch einen Aktuator zu einer Bewegung des Schaltfingers in
Umfangsrichtung des rohrstückförmigen Wellenkörpers und damit beispiels
weise zu einem Schaltvorgang der zu schaltenden Gangstufe.
Nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltwelle kann im Inneren
des rohrstückförmigen Wellenkörpers ein Eingriffsbauteil zur axialen Beauf
schlagung der Schaltwelle und ein Blechbauteil mit Funktionsflächen in der
Form einer geneigten Fläche und/oder einer Verschaltsicherung angeordnet
sein, wobei der rohrstückförmige Wellenkörper Aussparungen für den Zugang
zu den genannten Funktionsflächen besitzt. Es bedeutet dies mit anderen
Worten, daß ein Blechbauteil mit einer Funktionsfläche in der Form einer ge
neigten Fläche zum Eingriff mit einer Vorspanneinrichtung zur Erzeugung einer
veränderlichen Vorspannkraft, wie es vorstehend bereits beschrieben worden
ist, vorgesehen ist, wobei das Blechbauteil auch mit einer Verschaltsicherung
versehen sein kann und daß im Inneren des rohrstückförmigen Wellenkörpers
zusätzlich ein Eingriffsbauteil zur axialen Beaufschlagung der Schaltwelle vor
gesehen ist. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Blechbauteil zur
Lagefixierung im Wellenkörper zumindest abschnittsweise von einem Kunst
stoffwerkstoffbauteil festgelegt werden, welches gleichzeitig als Eingriffsbauteil
zur axialen Beaufschlagung der Schaltwelle ausgebildet ist und zu diesem
Zweck ein Verzahnungsprofil aufweisen kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung kann der rohrstückförmige Wel
lenkörper eine Aussparung zur Aufnahme eines zur Axialbeaufschlagung der
Schaltwelle dienenden Eingriffsbauteiles und eine Durchmesserverjüngung zur
Bildung einer im Längsschnitt des rohrstückförmigen Wellenkörpers betrach
teten geneigten Fläche aufweisen. Bei dieser Ausführungsform kann ein mit
einer Verzahnung ausgebildetes Eingriffsbauteil in die Aussparung des rohr
stückförmigen Wellenkörpers eingesetzt werden und zu diesem drehbar aber
axial fest angeordnet werden, so daß sich der Wellenkörper relativ zum Ein
griffsbauteil drehen, nicht aber axial versetzen kann. Eine Beaufschlagung des
Eingriffsbauteiles über einen Aktuator führt damit zu einer axialen Bewegung
der Schaltwelle, wobei an einem axialen Ende des Wellenkörpers ein zweites
Eingriffsbauteil in der Form eines Zahnradsegments angeordnet werden kann,
welches von einem Aktuator so beaufschlagt werden kann, daß der damit axial
und drehfest verbundene Wellenkörper eine Drehbewegung zusammen mit
dem Zahnradsegment ausführt und ein am Zahnradsegment angeordneter
Schaltfinger in ein Schaltgabelmaul eingreifen kann. Mit der an der Durchmes
serverjüngung des rohrstückförmigen Wellenkörpers im Längsschnitt ausgebil
deten geneigten Fläche kann eine Vorspanneinrichtung in Eingriff stehen, die
eine über die geneigte Fläche veränderliche Vorspannkraft erzeugt, so daß
durch die Vorspanneinrichtung in einem vom Aktuator nicht beaufschlagten
Zustand der Schaltwelle eine definierte Positionierung der Schaltwelle im Ge
triebegehäuse des Schaltgetriebes erzeugt wird und somit beispielsweise bei
einer vertikalen Einbaulage der Schaltwelle keine aus dieser definierten Positi
on unbeabsichtigt herausgelöste Position der Schaltwelle möglich ist, die bei
dieser definierten Position beispielsweise eine der Neutralstellung des Schalt
getriebes entsprechende Position einnehmen kann.
Die erfindungsgemäße Schaltwelle mit einem rohrstückförmigen Wellenkörper,
an dem Funktionsflächen ausgebildet sein können, oder der Bauteile mit Funk
tionsflächen aufnehmen kann, wie dies vorstehend beschrieben worden ist,
wird verglichen mit bekannten Schaltwellen eine deutlich kostengünstigere
zentrale Schaltwelle ermöglicht, die darüber hinaus aufgrund ihrer Ausgestal
tung mit einem rohrstückförmigen Wellenkörper, der verglichen mit bekannten
Schaltwellen nicht aus einem massiven Körper ausgebildet ist, auch deutliche
Gewichtsvorteile aufweist.
Nach der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer zentralen
Schaltwelle für ein insbesondere automatisiertes Schaltgetriebe vorgesehen,
die zum Wählen von zu schaltenden Gangstufen und zum Schalten der Gang
stufen ausgebildet ist und hierzu axial bewegbar und drehbar ausgebildet ist
und mindestens ein Eingriffsbauteil aufweist, mittels dem die Schaltwelle in
axialer Richtung und in Drehrichtung zum Wählen und Schalten beaufschlag
bar ist und einen rohrstückförmigen Wellenkörper besitzt, an dem das minde
stens eine Eingriffsbauteil festlegbar ist, wobei nach dem Verfahren eine den
rohrstückförmigen Wellenkörper in Abwicklung darstellende Platine gefertigt
wird, die Platine zu einem Rohrstück geformt bzw. gerollt wird und das Ein
griffsbauteil am Rohrstück festgelegt wird.
Bei der den Wellenkörper in Abwicklung darstellenden Platine kann es sich um
ein rechteckförmiges beispielsweise mittels eines Stanzvorganges hergestell
tes Blechbauteil handeln, welches eine Aussparung aufweist, die bei einem
Rollen der Platine derart, daß zwei Längskanten der Platine aneinander zur
Anlage kommen, einen ausgesparten Aufnahmeraum für die Anordnung eines
beispielsweise als Zahnstangensegment ausgebildeten Eingriffsbauteils für die
axiale Beaufschlagung der Schaltwelle bildet. So kann das Zahnstangenseg
ment in einem eigenständigen Fertigungsvorgang hergestellt werden und die
ses Zahnstangensegment dann nach dem Rollen der mit Aussparungen ver
sehenen Platine zu einem Rohrstück in den beschriebenen Aufnahmeraum
eingesetzt werden, so daß das Zahnstangensegment relativ zu dem Rohrstück
drehbar und axial zu diesem festgelegt ist. Eine Beaufschlagung des Zahn
stangensegments über eine entsprechende Verzahnung eines Aktuators führt
damit zu einer axialen Beaufschlagung der so gebildeten Schaltwelle. An ei
nem Ende des aus der Platine geformten Rohrstücks kann ein zweites Ein
griffsbauteil beispielsweise in der Form eines Zahnradsegments mit einem
Schaltfinger zur Beaufschlagung der Schaltwelle und damit des Schaltfingers
über das Zahnradsegment beispielsweise mittels eines Verstemmvorgangs
axial fest und drehfest festgelegt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch dahingehend abgewandelt wer
den, daß zunächst ein Eingriffsbauteil in der Form eines Zahnstangenseg
ments oder Zahnsegments und einer geneigten Fläche an einem ersten Rohr
stück ausgebildet wird und dann an einem zweiten Rohrstück Durchlässe aus
gebildet werden und das erste Rohrstück in das zweite Rohrstück eingesetzt
und dort festgelegt wird derart, daß das Zahnsegment und die geneigte Fläche
mit den Durchlässen am zweiten Rohrstück ausgerichtet sind. Es bedeutet
dies, daß in ein mit Durchlässen versehenes Rohrstück ein mit einem Ein
griffsbauteil in der Form eines Zahnstangensegments und einer geneigten
Fläche ausgebildetes anderes Rohrstück eingesetzt wird derart, daß sowohl
das Zahnstangensegment als auch die geneigte Fläche durch die Durchlässe
des zuerst genannten Rohrstücks hindurch von außen her zugänglich sind, so
daß ein Aktuator über eine komplementär zum Zahnstangensegment ausge
bildete Verzahnung mit dem Zahnstangensegment in Eingriff gebracht werden
kann und die geneigte Fläche mit einer Vorspanneinrichtung beispielsweise in
der Form eines in einer Hülse federbelastet verschiebbaren Stiftes in Eingriff
kommen kann. An dem zweiten und damit äußeren Rohrstück kann an einem
Ende ein zweites Eingriffsbauteil in der Form eines mit einem Schaltfinger ver
sehenen Zahnradsegments zu diesem axialfest und drehfest beispielsweise
mittels eines Verstemmvorganges angeordnet werden, so daß eine in Achs
richtung der Schaltwelle stattfindende Beaufschlagung des Zahnstangenseg
ments durch einen Aktuator zu einer axialen Verschiebung der im Getriebege
häuse gelagerten Schaltwelle führt und mit dieser Bewegung auch das am
zweiten Rohrstück festgelegte Eingriffsbauteil in der Form des Zahnradseg
ments axial betätigt wird und auf diese Weise der an diesem Zahnradsegment
ausgebildete Schaltfinger in die Schaltgasse der zu schaltenden Gangstufe
bewegt wird, was dem Wählvorgang entspricht, und dann eine Beaufschlagung
des Zahnradsegments über einen Aktuator zur Herbeiführung einer Drehbe
wegung der Schaltwelle und zu einem Eingriff des Schaltfingers in ein Schalt
gabelmaul und damit einer Verschiebung der am Schaltgabelmaul festgelegten
Schaltstange der zu schaltenden Gangstufe führt, wodurch der Schaltvorgang
vervollständigt wird.
Nach einer Modifizierung des Verfahrens kann auch zunächst ein Eingriffs
bauteil in der Form eines Zahnstangensegments und einer geneigten Fläche
an einem Blechbauteil ausgebildet werden, welches eine solche Form und
Fläche aufweist, daß es in ein mit Durchlässen versehenes Rohrstück einge
setzt werden kann und sodann das Blechbauteil in dem Rohrstück derart fest
gelegt wird, daß das Zahnstangensegment und die geneigte Fläche mit den
Durchlässen ausgerichtet sind, so daß durch die Durchlässe hindurch das
Zahnstangensegment und die geneigte Fläche von außen in einer Weise zu
gänglich sind, daß das Zahnstangensegment mit einem Aktuator in Eingriff
gebracht werden kann und die als Rastierung fungierende geneigte Fläche mit
einer Vorspanneinrichtung in Eingriff gebracht werden kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann zunächst ein Eingriffsbauteil in der Form eines Zahnstangensegments
ausgebildet werden und ein Rohrstück mit einem Durchlaß zum Einsetzen des
Zahnstangensegments in das Rohrstück versehen werden und darüber hinaus
das Rohrstück zur Ausbildung einer im Schnitt geneigten Fläche mit einer
Durchmesserverjüngung versehen werden, so daß das Zahnstangensegment
für einen Aktuator wieder zugänglich ist und die durch eine Durchmesserver
jüngung ausgebildete geneigte Fläche mit einer Vorspanneinrichtung in Eingriff
gebracht werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese
zeigt in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schaltwelle nach der Erfindung
zur Erläuterung, daß diese über Ritzel sowohl zur Axialbewegung
als auch zur Bewegung in Umfangsrichtung beaufschlagt werden
kann;
Fig. 2 eine Ansicht in Draufsicht auf eine Platine zur Herstellung einer
Schaltwelle und
Fig. 3 eine mittels der Platine nach Fig. 2 hergestellte Schaltwelle im
Schnitt;
Fig. 4 ein Außenrohr mit Durchlässen zur Bildung einer Schaltwelle;
Fig. 5 ein Rohrstück mit einem Verzahnungssegment und einer geneigten
Fläche in Draufsicht, welches in das Rohrstück nach Fig. 4 einge
setzt werden kann;
Fig. 6 eine Darstellung im Schnitt einer durch das Einsetzen des Rohr
stückes nach Fig. 5 in das Rohrstück nach Fig. 4 hergestellten
Schaltwelle;
Fig. 7 ein Rohrstück ähnlich desjenigen nach Fig. 4 zur Aufnahme eines
Blechbauteils nach
Fig. 8 mit einer geneigten Fläche;
Fig. 9 eine Darstellung im Schnitt einer Schaltwelle mit einem in das Rohr
stück nach Fig. 7 eingesetzten Blechbauteil nach Fig. 8 und einem
Zahnstangensegment; und
Fig. 10 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer
Schaltwelle nach der Erfindung.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise
der zentralen Schaltwelle 1 nach der Erfindung. Wie es ohne weiteres ersicht
lich ist, besitzt die zentrale Schaltwelle 1 an ihrem in der Zeichnungen oberen
Bereich ein Eingriffsbauteil 2 in der Form eines Zahnstangensegments. Dieses
ist mit dem Wellenkörper 3 der zentralen Schaltwelle 1 relativ zu diesem dreh
bar aber axial fest verbunden.
Das Zahnstangensegment 2 besitzt eine Verzahnung, die mit einer Verzah
nung eines Ritzels 4 in Eingriff steht, wobei das Ritzel 4 von einem nicht näher
dargestellten Aktuator in Drehbewegung versetzt werden kann, so daß diese
Drehbewegung über die Verzahnung des Ritzels und die Verzahnung des
Zahnstangensegments 2 zu einer Bewegung der zentralen Schaltwelle 1 in
Richtung ihrer Längsachse führt.
Mittels dieser axialen Bewegung der zentralen Schaltwelle 1 kann ein an dem
dem Zahnstangensegment 2 gegenüberliegenden axialen Ende der zentralen
Schaltwelle 1 bezüglich dieser axialfest und drehfest angeordnetes zweites
Eingriffsbauteil 5 in der Form eines Zahnradsegments ebenfalls in Richtung
der Längsachse der zentralen Schaltwelle 1 bewegt werden.
Das Zahnradsegment 5 weist ein Betätigungselement in der Form eines
Schaltfingers 6 auf, der durch ein Ritzel 7 von einem nicht dargestellten Ak
tuator beaufschlagt in Richtung der Umfangsrichtung der zentralen Schaltwelle
1 betätigt werden.
Die vorstehend beschriebene Bewegung der zentralen Schaltwelle 1 in Rich
tung ihrer Längsachse kann dabei zur Durchführung eines Wählvorganges
herangezogen werden derart, daß der Schaltfinger 6 in die Schaltgasse der zu
schaltenden Gangstufe verfahren wird, wobei zu diesem Zweck das Ritzel 4
das Zahnradsegment 2 beaufschlagt, so daß sich die zentrale Schaltwelle 1 in
Richtung ihrer Längsachse bewegt. Nach Abschluß des Wählvorganges, das
heißt, wenn der Schaltfinger 6 in ein Schaltgabelmaul einer zu schaltenden
Gangstufe verfahren worden ist, wird der das Ritzel 7 beaufschlagende nicht
dargestellte Aktuator in der Form beispielsweise eines Elektromotors beauf
schlagt, so daß die Drehbewegung des Ritzels 7 zu einer Bewegung des
Schaltfingers 6 in Umfangsrichtung der zentralen Schaltwelle 1 führt und auf
diese Weise der Schaltfinger 6 mit dem Schaltgabelmaul der zu schaltenden
Gangstufe in Eingriff kommt und dieses zusammen mit einer daran befestigten
Schaltstange verschiebt, wodurch letztlich ein Zahnradpaar der zu schaltenden
Gangstufe in Eingriff gebracht werden kann.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt weiterhin eine Vorspanneinrichtung 8 in der Form
eines in einer Hülse federbelastet verschiebbaren Stiftes, der mit einer ge
neigten Fläche 9 in Eingriff steht, so daß zur Herbeiführung einer Axialbewe
gung der zentralen Schaltwelle 1 durch die Beaufschlagung des Zahnstan
gensegments 2 der das Ritzel 4 beaufschlagende Aktuator die Vorspannkraft
der Vorspanneinrichtung überwinden muß und sich, wenn die zentrale Schalt
welle 1 nicht zur Axialbewegung beaufschlagt wird, aufgrund der geneigten
Fläche 9 und der mit dieser in Eingriff stehenden Vorspanneinrichtung 8 eine
definierte Lage der zentralen Schaltwelle 1 ergibt.
Der Wellenkörper 3 der zentralen Schaltwelle 1 kann darüber hinaus eine Ver
schaltsicherung 10 in der Form einer Kulissenführung aufweisen, die ein
Schaltschema des Schaltgetriebes nachbildet, welches über die zentrale
Schaltwelle 1 betätigt wird.
Fig. 2 der Zeichnung zeigt in einer Draufsichtansicht eine Platine zur Herstel
lung der in Fig. 3 dargestellten zentralen Schaltwelle 1. Wie es ohne weiteres
ersichtlich ist, besitzt die Platine 11 eine Form- und Flächenerstreckung, die
sich aus einer Abwicklung der zentralen Schaltwelle 1 nach Fig. 3 ergibt. Es
bedeutet dies mit anderen Worten, daß im Umkehrschluß aus der Platine 11
der rohrstückförmige Wellenkörper 12 der zentralen Schaltwelle 1 nach Fig. 3
gebildet werden kann.
Die Platine 11 nach Fig. 2 kann über einen Stanzvorgang hergestellt werden
und weist eine insgesamt rechteckförmige Grundkonfiguration auf, mit einer
Ausnehmung oder Aussparung 13, die beim Rollen der Platine 11 zu dem in
Fig. 3 dargestellten Wellenkörper 12 einen Aufnahmeraum für ein in Fig. 3 im
Schnitt dargestelltes Zahnstangensegment 14 ergibt. Bei dem Zahnstan
gensegment 14 handelt es sich um ein Bauteil mit einer Verzahnung, welches
über Begrenzungsflächen 15 in dem rohrstückförmigen Wellenkörper 12 so
festgelegt werden kann, daß es relativ zum Wellenkörper 12 drehbar, aber
axial fixiert ist. Die Begrenzungsflächen 15 werden dabei von Lappen 16 gebil
det, die sich in die Ausnehmung 13 der Platine 11 erstrecken und eine halb
kreisförmige Konfiguration aufweisen und zur Herstellung des Wellenkörpers
12 aus der Ebene der Ausnehmung 13 heraus in Richtung nach unten um 90°
umgebogen werden, bevor die Platine 11 zu dem Wellenkörper 12 nach Fig. 3
geformt wird. Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, weist die Platine 11 zur Bil
dung des Wellenkörpers 12 Ausnehmungen 17 auf, die form- und flächenkom
plementär zu Fortsätzen 18 an der Längsseite der Platine 11 ausgebildet sind,
die der Längsseite mit den Ausnehmungen 17 gegenüberliegend angeordnet
ist. Darüber hinaus weist die Platine 11 eine Verschaltsicherung in der Form
einer Kulissenführung 19 auf, die das Schaltschema des Schaltgetriebes
nachbildet, welches über die zentrale Schaltwelle 1 nach Fig. 3 geschaltet
werden kann. Die Platine 11 weist weiterhin eine Ausnehmung 20 auf für die
Aufnahme einer Laufbahn 21 (siehe Fig. 3), die eine geneigte Fläche bildet, die
mit einer Vorspanneinrichtung 8 nach Fig. 1 in Eingriff gebracht werden kann,
so daß eine axiale Verschiebung der zentralen Schaltwelle 1 nach Fig. 3 über
einen Aktuator durch einen Eingriff auf das Zahnstangensegment 14 die Über
windung einer Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 8 durch den Aktuator
erforderlich macht, so daß die zentrale Schaltwelle 1 bei einer vertikalen Ein
baulage im Getriebe eine definierte Lage einnimmt, die sich dadurch ergibt,
daß die zentrale Schaltwelle 1 bezüglich der im Getriebegehäuse gelagerten
Vorspanneinrichtung 8 eine durch den Wendepunkt 22 der Laufbahn 21 defi
nierte Lage einnimmt, die beispielsweise der Neutralstellung des Getriebes
entsprechen kann.
An der Unterseite der Platine 11 sind Laschen 23 angeordnet, die sich bei dem
zum Wellenkörper 12 gebildeten Rohrstück diametral gegenüber stehen und in
entsprechend ausgebildete Durchlässe eines Eingriffsbauteils 24 in der Form
eines Zahnstangensegments eingesetzt werden können, welches dort bei
spielsweise über einen Verstemmvorgang der Enden der Laschen 23 sowohl
drehfest als auch axialfest zum Wellenkörper 12 festgelegt werden kann. Die
Laufbahn 21 weist bezüglich des Wellenkörpers 12 eine solche Lage auf, daß
sie sich innerhalb des Drehbewegungsbereichs der zentralen Schaltwelle 1
befindet, um in jeder Relativlage der zentralen Schaltwelle 1 bezüglich des
Getriebegehäuses die vorstehend beschriebene Funktion der Festlegung der
Relativposition der zentralen Schaltwelle 1 im Getriebegehäuse bei einer nicht
beaufschlagten Stellung der zentralen Schaltwelle 1 erfüllen kann. Die Lauf
bahn 21 kann dabei durch einen Ausstanz- und Umformungsvorgangs eines
Streifens beispielsweise aus einem Blech erzeugt werden und mit der Platine
11 vor dem oder nach dem Rollvorgang der Platine 11 zum rohrstückförmigen
Wellenkörper 12 verbunden werden.
Fig. 4 und Fig. 5 der Zeichnung zeigen Rohrkörper zur Bildung der in Fig. 6 im
Schnitt dargestellten zentralen Schaltwelle 1 nach einer weiteren Ausfüh
rungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Die bei dieser Ausführungsform
vorgesehene zentrale Schaltwelle 1 wird aus einem Rohrabschnitt gebildet, in
das ein zweiter Rohrabschnitt eingesetzt wird, welcher Formelemente für die
Funktion der Erfüllung der Übertragung der vom Aktuator stammenden Betäti
gungskraft und einer Rastierung für die Lagesicherung der zentralen Schalt
welle 1 im nichtbelasteten Zustand aufweist.
Das in Fig. 4 dargestellte Außenrohr 25 wird aus einem Rohrabschnitt durch
beispielsweise einen dreidimensionalen Laserschneidevorgang hergestellt,
mittels dem Durchlässe in der Form von Fenstern 26 und 27 in den Rohrab
schnitt eingebracht werden, wobei das Fenster 26 für einen Zugriff auf eine
Laufbahn 28 für die Funktion der Rastierung oder Lagesicherung der zentralen
Schaltwelle vorgesehen ist und das Fenster 27 für einen Zugang auf ein Ein
griffsbauteil in der Form einer am inneren Rohrkörper 29 ausgebildeten Ver
zahnung 30. Über Haltenasen 31, die am Rohrkörper 25 wiederum beispiels
weise mittels eines Laserschneidevorgangs hergestellt werden, kann der inne
re Rohrkörper 29 nach seinem Einsetzen in den äußeren Rohrkörper 25 derart,
daß das Fenster 26 mit der Laufbahn 28 und das Fenster 27 mit der Verzah
nung 30 ausgerichtet ist, festgelegt werden dadurch, daß die Haltenasen 31
nach innen gedrückt werden, bis sie mit den Stirnflächen 49 des inneren Rohr
körpers 29 in Eingriff kommen und diesen axial fixieren.
Der in das äußere Rohr 25 eingesetzte innere Rohrkörper 29 wird durch eine
Verdrehsicherung beispielsweise in der Form der Zahnflanken des Ritzels des
Aktuators und der Verzahnung 30 an einer Verdrehung gegenüber dem Rohr
25 gehindert, so daß die Laufbahn 28 nur als schmaler Streifen ausgebildet
sein muß. Das Außenrohr 25 kann auch aus einer gestanzten Platine ähnlich
der Platine 11 nach Fig. 2 hergestellt werden und zu einem Rohr gerollt wer
den.
Die Verzahnung 30 des inneren Rohrkörpers 29 und seiner die Laufbahn 28
umgebenden Freisparung 32 kann beispielsweise mittels eines Laserschneid
vorgangs hergestellt werden. Die Laufbahn 28 nach der Fig. 5 wird durch einen
Umformvorgang des freigesparten Abschnitts 32 hergestellt, kann aber auch
durch Walzen eines Rohres oder durch ein Blechbauteil gebildet werden, wel
ches mit dem inneren Rohrkörper 29 verbunden wird. Es ist auch möglich, an
dem äußeren Rohr 25 eine nicht dargestellte Kulissenführung als Verdrehsi
cherung durch einen Ausstanzvorgang oder durch ein Schneiden mittels eines
Laserschneidvorgangs hergestellt wird. An dem unteren Ende der zentralen
Schaltwelle 1 nach Fig. 6 ist ein Eingriffsbauteil 33 in der Form eines Zahn
radsegments mit einem Schaltfinger festgelegt und zwar derart, daß ein Zahn
radsegment mit Aussparungen zur Aufnahme der in Fig. 4 ersichtlichen La
schen 34 von diesen durchsetzt wird und dann ein Verstemmen an dem über
stehenden Teil der Laschen 34 das Eingriffsbauteil 33 am äußeren Rohr 25
drehfest und axialfest fixiert. Neben dieser formschlüssigen Verbindung ist es
auch möglich, das äußere Rohr 25 an dem Eingriffsbauteil 33 über eine plasti
sche Verformung von Kontaktflächen der beiden Bauteile festzulegen und
hierdurch eine Verdrehsicherung des Eingriffsbauteils 33 relativ zum Rohrkör
per 25 herzustellen. Eine axiale Lagefixierung des Eingriffsbauteils 33 am
Rohrkörper 25 findet dann durch einen Verstemmvorgang der Laschen 34
statt.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltwelle ist in Fig. 7,
Fig. 8 und Fig. 9 der Zeichnung dargestellt.
Fig. 7 der Zeichnung zeigt dabei einen Rohrkörper 35 ähnlich dem Rohrkörper
25 nach Fig. 4, so daß der Rohrkörper 35 ein Fenster 36 zum Zugriff auf eine
Laufbahn 37 eines Blechbauteils 38 und ein Fenster 39 zum Zugriff auf ein
Zahnstangensegment 40 besitzt.
Der Rohrkörper 35 wird aus einem Rohrabschnitt durch beispielsweise einen
Laserschneidvorgang hergestellt, mit dem das Fenster 36, das Fenster 39 und
die Laschen 41 sowie die Haltenasen 42 hergestellt werden können.
Das Bauteil 38, welches aus beispielsweise einem Blech hergestellt werden
kann, wird aus einer gestanzten oder freigeschnittenen Platine mit Laschen 43
hergestellt, die zur Lagefixierung des Bauteiles 38 in dem Rohrkörper 35 um
90° gebogen werden können, so daß der Außenrand der Laschen 43 am In
nenumfang des Rohrkörpers 35 zur Anlage kommt. Nach dem Beaufschlagen
der Haltenasen 42 ähnlich zu den Haltenasen 31 nach Fig. 4 wird das Bauteil
38 im Rohrkörper 35 axial festgelegt. Die Laschen 41 dienen zur Festlegung
eines Eingriffsbauteils 43 an einem axialen Ende des Rohrkörpers 35, welches
wiederum als Zahnradsegment mit einem Schaltfinger ausgebildet sein kann.
Über das Fenster 36 ist die Laufbahn 37 bei in dem Rohrkörper 35 eingesetz
tem Bauteil 38 für die Zusammenarbeit mit einer Verdrehsicherung ähnlich der
Verdrehsicherung 8 nach Fig. 1 zugänglich. Das Fenster 39 dient dem Zugang
zu dem Zahnstangensegment 40, welches über ein von einem Aktuator ange
triebenen Ritzel für die axiale Beaufschlagung der zentralen Schaltwelle 1 nach
Fig. 9 zum Wählen der Schaltgasse dient. Das Zahnstangenelement 40 kann
beispielsweise aus einem Kunststoffwerkstoff in einem Spritzgießverfahren
hergestellt werden und dient dabei gleichzeitig der weiteren Lagefixierung des
Bauteiles 38 im Inneren des Rohrkörpers 35. Wie es anhand von Fig. 9 er
sichtlich ist, ist ein Bauteil 44 im Bereich der Laufbahn 37 zur weiteren Lagefi
xierung des Bauteiles 38 im Rohrkörper 35 vorgesehen. Das Außenrohr 35
kann mittels einem Laserschneidvorgang mit den Fenstern und Aussparungen
versehen werden oder auch aus einer gestanzten Platine hergestellt werden,
die zu einem Rohr gerollt wird. Auch eine als Verdrehsicherung dienende Ku
lissenführung kann in dem Rohrkörper 35 durch einen Schneidvorgang erzeugt
werden.
Fig. 10 der Zeichnung schließlich zeigt eine zentrale Schaltwelle 1 nach einer
weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Schnitt
darstellung.
Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, weist diese Ausführungsform einen rohr
stückförmigen Wellenkörper 45 auf, der aus einem Rohr mit einem Walzvor
gang oder mit einem Hochdruckumformverfahren hergestellt wird.
Ein Zahnstangensegment 46 kann in einem Aufnahmeraum des Wellenkörpers
45 drehbar und axial fest angeordnet werden. Zu diesem Zweck weist der
Wellenkörper 45 ein Fenster für den Zugang zum Eingriff mit einem Ritzel ei
nes Aktuators auf, welches mit einem Laserschneidvorgang hergestellt werden
kann. Eine Laufbahn 47 für eine Vorspanneinrichtung ähnlich der Vorspannein
richtung 8 nach Fig. 1 kann an dem rotationssymetrischen Wellenkörper 45
über beispielsweise einen Walzvorgang hergestellt werden oder aber, wenn
die Laufbahn 47 nur an einem Bereich des Umfangs des Wellenkörpers 45
gefertigt werden soll, beispielsweise durch ein umformendes Hochdruckverfah
ren. Die Laufbahn 47 befindet sich im Drehbewegungsbereich der zentralen
Schaltwelle 1, um ihre Lagesicherungsfunktion in jeder Relativlage der gehäu
sefest vorgesehenen Rastierung beziehungsweise der Vorspanneinrichtung zu
erfüllen. Auch ist es möglich, eine Kulissenführung zur Verschaltsicherung an
der zentralen Schaltwelle 1 nach Fig. 10 durch einen Schneidvorgang oder
durch einen Stanzvorgang auszubilden. Das im unteren Bereich der Fig. 10
dargestellte zweite Eingriffsbauteil 48 kann wieder als Zahnradsegment mit
einem Schaltfinger ausgebildet sein, welches an dem Wellenkörper 45 bei
spielsweise mittels eines Verstemmvorgangs oder einer plastischen Verfor
mung dreh- und axialfest fixiert wird.
Die nach dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren gefertigte zentrale
Schaltwelle zeichnet sich insbesondere durch eine kostengünstige Ausbildung
auf, da an ihr viele beispielsweise spanende Formgebungsverfahrensschritte,
wie sie an bekannten aus einem massiven Körper hergestellten zentralen
Schaltwellen notwendig sind, entfallen können. Ein zur Axialbewegungsbeauf
schlagung erforderliches Eingriffsbauteil beispielsweise in der Form eines
Zahnstangensegments oder einer Verzahnung ganz allgemein, kann an dem
rohrstückförmigen Wellenkörper der zentralen Schaltwelle kostengünstig über
Haltenasen, Laschen oder dergleichen fixiert werden. Ein zur Beaufschlagung
der zentralen Schaltwelle über einen Aktuator vorgesehenes zweites Eingriffs
bauteil in der Form beispielsweise eines Zahnradsegments kann an dem rohr
stückförmigen Wellenkörper ohne die Ausbildung einer aufwendigen Wellen-
Nabenverbindung über einen einfachen Verstemmvorgang oder eine plasti
sche Umformung festgelegt werden.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor
schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die
Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung
und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere
Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des
jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung
eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkma
lskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Tech
nik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, be
hält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche
oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige
Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden
Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu ver
stehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche
Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten,
Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch
Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der
allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen
beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elemen
ten oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der
Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen
Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen
führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.