Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
GEARSHIFTING DEVICE FOR A TRANSMISSION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/137321
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a gear shifting device for a transmission, in particular for a reversing transmission, comprising a gear shifting element (21), a housing (10, 11), and a gear shifting lever (1), wherein the first end (2) of the gear shifting lever is connected via a rolling bearing (20) to the gear shifting element (21) in such a way that in the case of an axial movement of the gear shifting lever (1) the gear shifting element (21) is moved correspondingly axially therewith and as a result can adopt three different shifting positions, wherein the shifting element (21) is configured in such a way that on the one hand the shifting element can be connected to a drive shaft such that torque can be transmitted via the connection in the three shifting positions, and on the other hand the shifting element can be brought into engagement with a first gear (30) in the first shifting position and with a second gear (31) in the second shifting position and in the third shifting position the shifting element can adopt a neutral position without engagement with a gear, and wherein the second end (3) of the gear shifting lever has a spherical or barrel-shaped circumferential surface, by means of which the gear shifting lever (1) is supported in the housing (10, 11).

Inventors:
HEYDEL HERR STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/052365
Publication Date:
August 17, 2017
Filing Date:
February 03, 2017
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
VOITH PATENT GMBH (DE)
International Classes:
B61C9/12; F16H61/30; F15B11/12; F16H63/04; F16H63/30
Foreign References:
DE102014213010A12016-01-07
EP0143238A11985-06-05
DE10158729A12003-06-18
DE19827581A11999-12-23
Other References:
None
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1 . Schaltvorrichtung für ein Getriebe, insbesondere für ein Wendegetriebe, aufweisend ein Schaltelement (21 ), ein Gehäuse (10,1 1 ) und eine Schaltstange (1 ),

wobei das erste Ende (2) der Schaltstange über ein Wälzlager (20) mit dem Schaltelement (21 ) derart verbunden ist, dass das Schaltelement (21 ) bei einer axialen Bewegung der Schaltstange (1 ) entsprechend axial mitbewegt wird und dadurch drei unterschiedliche Schaltstellungen einnehmen kann,

und wobei das Schaltelement (21 ) derart gestaltet ist, dass es einerseits mit einer Antriebswelle verbunden werden kann, so dass in den drei Schaltstellungen über die Verbindung Drehmoment übertragen werden kann, und andererseits in der ersten Schaltstellung mit einem ersten Zahnrad (30) und in der zweiten Schaltstellung mit einem zweiten Zahnrad (31 ) in Eingriff gebracht werden kann und in der dritten Schaltstellung eine Neutralstellung ohne Eingriff mit einem Zahnrad einnehmen kann,

dadurch gekennzeichnet,

dass das zweite Ende (3) der Schaltstange eine ballige oder tonnenförmige Umfangsfläche aufweist, über die die Schaltstange (1 ) im Gehäuse (10,1 1 ) gelagert ist.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet,

dass die Schaltstange (1 ) mit ihrem zweiten Ende (3) direkt im Gehäuse (10,1 1 ) gelagert ist.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet,

dass die Schaltstange (1 ) mit ihrem zweiten Ende (3) indirekt über einen Adapter (4) im Gehäuse (10,1 1 ) gelagert ist.

4. Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche

dadurch gekennzeichnet,

dass sie so ausgeführt ist, dass die Ansteuerung der Schaltvorrichtung hydraulisch erfolgen kann.

5. Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest ein Rückstellelement (8) vorhanden ist, das so auf die Schaltstange (1 ) wirkt, dass die Schaltstange (1 ) die Neutralstellung einnimmt, wenn keine äußere Kraft durch eine Ansteuerung anliegt.

6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5

dadurch gekennzeichnet,

dass die Neutralstellung in axialer Richtung zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung liegt und dass ein Rückstellelement (8) vorhanden ist, das die Schaltstange (1 ) sowohl aus der ersten wie auch aus der zweiten Schaltstellung in die Neutralstellung zurückbewegen kann.

7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6

dadurch gekennzeichnet,

dass das Rückstellelement (8) eine Feder aufweist.

8. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7

dadurch gekennzeichnet,

dass das Rückstellelement (8) über eines oder mehrere Zwischenelemente (4,7) auf die Schaltstange (1 ) wirkt.

9. Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche

dadurch gekennzeichnet,

dass eine mechanische Feststellung vorhanden ist, die die Schaltstange (1 ) in der ersten und in der zweiten Schaltstellung fixieren kann.

10. Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche

dadurch gekennzeichnet,

dass die Schaltstange (1 ) zwischen erstem Ende (2) und zweitem Ende (3) zumindest eine Führungsfläche (9) aufweist, über die die Schaltstange (1 ) im Gehäuse (10,1 1 ) gelagert ist, derart dass sie in radialer Richtung geführt und in axialer Richtung verschiebbar ist.

1 1 . Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche

dadurch gekennzeichnet,

dass das Gehäuse (10,1 1 ) zweigeteilt ausgeführt ist mit einem Gehäuseteil (10) und einem Gehäusedeckel (1 1 ).

12. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 1

dadurch gekennzeichnet,

dass der Gehäusedeckel (1 1 ) einen Kanal (12b) zur Führung von Hydraulikflüssigkeit für die Ansteuerung aufweist, der mit einem entsprechenden Kanal (12a) im Gehäuseteil verbunden ist.

Description:
Schaltvorrichtung für ein Getriebe

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Getriebe, insbesondere für ein Wendegetriebe, welche ein Schaltelement, ein Gehäuse und eine Schaltstange aufweist; wobei das erste Ende der Schaltstange über ein Wälzlager mit dem Schaltelement derart verbunden ist, dass das Schaltelement bei einer axialen Bewegung der Schaltstange entsprechend axial mitbewegt wird und dadurch drei unterschiedliche Schaltstellungen einnehmen kann, und wobei das Schaltelement derart gestaltet ist, dass es einerseits mit einer Antriebswelle verbunden werden kann, so dass in den drei Schaltstellungen über die Verbindung Drehmoment übertragen werden kann, und andererseits in der ersten Schaltstellung mit einem ersten Zahnrad und in der zweiten Schaltstellung mit einem zweiten Zahnrad in Eingriff gebracht werden kann und in der dritten Schaltstellung eine Neutralstellung ohne Eingriff mit einem Zahnrad einnehmen kann. Wendegetriebe mit einer Schaltvorrichtung, die drei Schaltstellungen aufweist (Vorwärts, Rückwärts, Neutral) sind beispielsweise für Schienenfahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge mit Dieselmotor, hinlänglich bekannt. Üblicherweise ist außer dem Wendegetriebe noch ein veränderliches Getriebe im Antriebsstrang vorhanden zur Anpassung der Geschwindigkeit.

Bisher bekannte Schaltvorrichtungen für Wendegetriebe sind aufwändig und teuer gestaltet. Die Schaltstange ist dabei mit Wälzlagern zum einen im Getriebe und zum anderen im Schaltvorrichtungsgehäuse gelagert.

Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Schaltvorrichtung für ein Getriebe zu entwickeln, das einfacher und kostengünstiger gestaltet ist, und dabei die Zuverlässigkeit und Wartungsfreundlichkeit der Vorrichtung zu erhalten oder zu erhöhen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung gemäß Anspruch 1 gelöst. Dabei wird das zweite Ende der Schaltstange mit einer balligen oder tonnenförmigen Umfangsfläche ausgeführt, über die die Schaltstange im Gehäuse der Schaltvorrichtung gelagert ist. Unter ballig oder tonnenförmig ist zu verstehen, dass die Fläche in axialer Richtung einen Bereich mit konkaver Krümmung aufweist, insbesondere kann die Krümmung als Teil einer Ellipse oder eines Kreises ausgeführt sein. Bevorzugt ist die Schaltstange im Bereich der balligen oder tonnenförmigen Umfangsfläche verdickt ausgeführt. So lässt sich die Lagerung im Gehäuse einfacher realisieren. Mit Lagerung ist hier die Abstützung der Schaltstange im Gehäuse gemeint. Die Krümmung der Umfangsfläche in Umfangsrichtung ist bevorzugt kreisförmig.

Durch die ballige oder tonnenformige Ausführung der Umfangsfläche am zweiten Ende der Schaltstange ist die Lagerung so ausgeführt, dass eine Kippbewegung der Schaltstange relativ zum Gehäuse der Schaltvorrichtung möglich ist. Das ist vorteilhaft, da sich die Schaltstange im Betrieb durchbiegt. Und dennoch bleibt die Lagerung einfacher, robuster und weniger störanfällig im Vergleich zu einer komplizierten Lagerung über Wälzlager, die aufwändig bearbeitete Lagersitze erfordern, einen höheren Montageaufwand bedingen und nicht ohne ausreichende Schmierung auskommen. Des Weiteren sind Wälzlager teuer und beanspruchen mehr Bauraum.

Weitere vorteilhafte Merkmale, die die erfindungsgemäße Ausführung weiter verbessern, finden sich in den Unteransprüchen.

Insbesondere kann die Schaltstange mit ihrem zweiten Ende direkt im Gehäuse gelagert sein. Das heißt, dass die ballige oder tonnenformige Umfangsfläche in direktem Kontakt mit der Innenfläche des Gehäuses kommt. Das führt zu einer sehr einfachen Ausführung.

Alternativ dazu ist es besonders bevorzugt, wenn die Schaltstange mit ihrem zweiten Ende indirekt über einen Adapter im Gehäuse gelagert ist. Das heißt, dass die ballige oder tonnenformige Umfangsfläche mit einem Adapter in Kontakt kommt, der im Gehäuse vorgesehen ist. Insbesondere ist der Adapter im Gehäuse so angeordnet, dass er mit verschoben wird, wenn die Schaltstange in axialer Richtung zwischen den verschiedenen Schaltstellungen hin und her bewegt wird. Beispielsweise kann der Adapter über eine Klemmung oder über eine Verschraubung mit einem weiteren Teil das zweite Ende der Schaltstange teilweise umschließen. Die Ausführung mit einem Adapter bietet den weiteren Vorteil, dass die Flächen für die Kippbewegung der Schaltstange (Umfangsfläche der Schaltstange und Innenfläche des Adapters) getrennt sind von den Flächen für die axiale Schiebebewegung (Außenfläche des Adapters und Innenfläche des Gehäuses).

Vorteilhafterweise ist die Schaltvorrichtung so ausgeführt, dass die Ansteuerung der Schaltbewegung hydraulisch erfolgen kann. Durch zwei entsprechend angeordnete und abgedichtete Druckräume für das Hydraulikfluid kann einmal axial in die eine Richtung und einmal axial in die Gegenrichtung eine Kraft auf die Schaltstange ausgeübt werden, um die Schaltstange zwischen den Schaltstellungen zu verschieben. Bei der Ausführung mit Adapter kann beispielsweise der Adapter als Angriffsfläche für den Hydraulikdruck und als Abdichtung in Form eines Kolbens dienen. Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn zumindest ein Rückstellelement vorhanden ist, das so auf die Schaltstange wirkt, dass die Schaltstange die Neutralstellung einnimmt, wenn keine äußere Kraft durch eine Ansteuerung anliegt. Wird die Schaltstange in die erste oder zweite Schaltstellung verschoben, baut das entsprechende Rückstellelement eine Kraft auf, die in Richtung der Neutralstellung wirkt. Dadurch ist gewährleistet, dass bei Ausfall der Ansteuerung, etwa ohne Hydraulikdruck, keine Triebverbindung zwischen Antrieb und Abtrieb besteht.

Besonders bevorzugt liegt die Neutralstellung in axialer Richtung zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung, wobei ein Rückstellelement vorhanden ist, das die Schaltstange sowohl aus der ersten wie auch aus der zweiten Schaltstellung in die Neutralstellung zurückbewegen kann. Durch Verwendung nur eines Rückstellelementes wird die Ausführung besonders einfach im Aufbau. Insbesondere weist das Rückstellelement eine Feder auf beziehungsweise ist als Feder, zum Beispiel als Spiralfeder, ausgeführt. Das Rückstellelement kann über eines oder mehrere Zwischenelemente auf die Schaltstange wirken. Wichtig ist eine verklemmungsfreie, zuverlässige Führung der Bewegung der Schaltstange. Außerdem ist bei einer hydraulischen Ansteuerung eine Abdichtung der Druckräume des Hydraulikfluides nötig. Das ist einfacher zu realisieren mit einem oder mehreren Zwischenelementen, wie dem oben genannten Adapter und gegebenenfalls einem weiteren Führungselement und einem weiteren Adapter für das Rückstellelement.

Um die Position der Schaltstellung genau zu definieren oder um ein zu einfaches Ausrücken aus der Schaltstellung zu vermeiden, kann eine mechanische Feststellung vorhanden sein, die die Schaltstange in der ersten und in der zweiten Schaltstellung fixieren kann.

Weiterhin ist es von Vorteil für eine gute Führung der Schaltstange, wenn die Schaltstange zwischen dem ersten und zweiten Ende zumindest eine Führungsfläche aufweist, über die die Schaltstange im Gehäuse gelagert ist, derart dass sie in radialer Richtung geführt und in axialer Richtung verschiebbar ist. Bevorzugt befindet sich diese Führungsfläche im dem Bereich, wo die Schaltstange das Gehäuse verlässt. Dadurch kann eine bessere Abdichtung gewährleistet werden. Die Zugänglichkeit für Montage und Service kann verbessert werden, wenn das Gehäuse zweigeteilt ausgeführt ist mit einem Gehäusegrundteil und einem Gehäusedeckel.

Bei der Ausführung mit hydraulischer Ansteuerung können zum Zuführen von Hydraulikfluid entsprechende Kanäle im Gehäuse vorgesehen sein. Um keine außenliegenden Hydraulikleitungen zu haben, ist es von Vorteil, wenn der Gehäusedeckel bei der zweiteiligen Ausführung des Gehäuses einen Kanal zur Führung von Hydraulikfluid aufweist, der mit einem entsprechenden Kanal im Gehäusegrundteil verbunden ist.

Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten zusätzlichen Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen: Fig.1 Erfindungsgemäße Schaltvorrichtung (Ausschnitt um ein Ende der

Schaltstange)

Fig.2 Erfindungsgemäße Schaltvorrichtung (Ausschnitt um das andere

Ende der Schaltstange) Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben. Fig. 1 zeigt schematisch die Ausführung am zweiten Ende der Schaltstange. Dargestellt ist die Schaltvorrichtung in der dritten Schaltstellung, in der Neutralstellung, wobei sich diese in der Mitte zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung befindet. Die Schaltstange 1 weist am zweiten Ende 3 eine Verdickung auf und an der Verdickung ist die Umfangsfläche ballig oder tonnenförmig ausgeführt. Im gezeigten Fall ist die gesamte Umfangsfläche im Bereich der Verdickung konkav gekrümmt. Es ist aber auch möglich, dass nur ein Teil davon so ausgeführt ist. In Umfangsrichtung ist die Schaltstange 1 und das Ende 3 kreisförmig, also rotationssymmetrisch um die Achse 16. Das zweite Ende 3 der Schaltstange ist in einem Adapter 4 angeordnet, der das Ende umschließt und der verschiebbar im Gehäuse angeordnet ist. Das zweite Ende 3 der Schaltstange ist somit im Gehäuse abgestützt, kann aber eine Kippbewegung relativ zum Gehäuse ausführen und kann im Gehäuse axial hin und her verschoben werden. Das Gehäuse ist aus einem Gehäusegrundteil 10 und einem Gehäusedeckel 1 1 aufgebaut. Der Gehäusedeckel 1 1 ist üblicherweise mit dem Gehäusegrundteil 10 verschraubt. Die dargestellte Ausführung wird über Hydraulik angesteuert. Das Hydraulikfluid wird über die Kanäle 12a im Gehäusegrundteil und 12b im Gehäusedeckel zum ersten Druckraum 13 geführt beziehungsweise über den Kanal 14 in den zweiten Druckraum 15. Wird nun im ersten Druckraum 13 Druck aufgebaut, so wirkt eine Kraft auf den Adapter 4, so dass dieser die Schaltstange nach links schiebt. Das Führungselement 5 wird dabei mit verschoben. Dabei drückt der zweite Adapter 7 das Rückstellelement 8, hier als Spiralfeder dargestellt, zusammen. Sobald der zweiteilige zweite Adapter 7 auf Anschlag gefahren ist, ist die erste Schaltstellung erreicht. Wird das Hydraulikfluid aus dem Druckraum 13 abgelassen, bewegt das Rückstellelement 8 über mehrere Zwischenelement, hier zweiter Adapter 7, Führungselement 5 und Adapter 4, die Schaltstange 1 wieder nach rechts, bis die Ausgangsstellung, d.h. die Neutralstellung erreicht ist. Wird dann im Druckraum 15 Druck aufgebaut, so schiebt das Führungselement 5 die Schaltstange 1 zusammen mit dem Adapter 4 weiter nach rechts, bis die beiden Teile des zweiten Adapters 7 auf Anschlag gefahren sind und damit die zweite Schaltstellung erreicht ist. Gleichzeitig wird über den zweiten Teil des Adapters 7 wiederum das Rückstellelement 8 komprimiert. Sobald der Druck im Druckraum 15 reduziert wird, bewegt das Rückstellelement 8 die Schaltstange 1 über das Führungselement 5 und den Adapter 4 zurück in die Neutralstellung. Führungselement 5 und Adapter 4 sind so verbunden, dass Zug- und Druckkräfte übertragen werden können, zum Beispiel können sie miteinander verschraubt sein. In der dargestellten Variante sind der Adapter 4 und das Führungselement 5 als Kolbenhülse ausgeführt, die mit der Außenfläche gegenüber der Gehäuseinnenwand abdichtet. Zur Abdichtung am Austritt der Schaltstange 1 aus dem Gehäuse ist eine Führungsfläche 9 an Schaltstange und ein Dichtelement 6 vorgesehen. Mit der gezeigten Ausführung ist eine sehr kompakte und einfach aufgebaute Schaltvorrichtung möglich. Für Montage oder Service ist die Vorrichtung aufgrund der zweiteiligen Ausführung mit Gehäusedeckel sehr gut zugänglich. Die innenliegenden Kanäle für das Hydraulikfluid erübrigen außenliegende Hydraulikleitungen im Bereich des Gehäusedeckels. Fig.2 zeigt schematisch das erste Ende 2 der Schaltstange wiederum in Neutralstellung. Über das Wälzlager 20, hier ein Pendelkugellager, das wiederum eine Kippbewegung zulässt, ist das Ende 2 der Schaltstange axial fest mit dem Schaltelement 21 in Form einer Welle-in-Welle Lagerung verbunden. Eine axiale Bewegung der Schaltstange 1 wird somit auf das Schaltelement 21 übertragen. Das Schaltelement 21 ist hier ein Wellenstück oder Schaltmuffe mit Außenverzahnung, nicht dargestellt ist die Lagerung dieses Wellenstücks oder der Schaltmuffe. Wird das Schaltelement nach links in die erste Schaltstellung bewegt, so kommt es über die Verzahnung am Außenumfang mit dem ersten Zahnrad 30 einer Getriebestufe in Eingriff. Wird das Schaltelement 21 nach rechts in die zweite Schaltstellung verschoben, so ist es mit dem zweiten Zahnrad 31 einer weiteren Getriebestufe in Eingriff. Im Falle eines Wendegetriebes kann die eine Getriebestufe der Vorwärtsgang und die andere Getriebestufe der Rückwärtsgang sein. Es kann aber bei einem anderen Getriebe auch zwischen einem Schnellgang und einem Langsamgang hin und her geschaltet werden. Das Schaltelement ist beispielsweise über eine Schiebeverzahnung mit einer Antriebswelle verbunden, so dass in allen drei Schaltstellungen Drehmoment von der Antriebswelle auf das Schaltelement übertragen werden kann. Die Schaltstange 1 dagegen rotiert nicht.

Bezugszeichenliste

1 Schaltstange

2 erstes Ende der Schaltstange 3 zweites Ende der Schaltstange

4 erster Adapter

5 Führungselement

6 Dichtelement

7 zweiter Adapter

8 Rückstellelement

9 Führungsfläche der Schaltstange

10 Gehäusegrundteil

1 1 Gehäusedeckel

12a erster Kanal im Gehäuse

12 b Kanal im Gehäusedeckel

13 erster Druckraum

14 zweiter Kanal im Gehäuse

15 zweiter Druckraum

16 Achse

20 Wälzlager

21 Schaltelement

30 erstes Zahnrad

31 zweites Zahnrad