DE10032163A1 - Betätigungsvorrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe - Google Patents
Betätigungsvorrichtung für ein ZahnräderwechselgetriebeInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung (1) für eine Schaltmuffe in einem Zahnräderwechselgetriebe. Dabei umfasst die Betätigungsvorrichtung ein aus Kunststoff hergestelltes Führungsrohr (2), an dem eine Schaltgabel (3) aus Metall sowie ein Mitnehmer (4) befestigt sind.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungsvorrichtung, die
auch als Schaltvorrichtung zu bezeichnen ist, für eine Schaltmuffe in einem
Zahnräderwechselgetriebe. Die Vorrichtung umfasst ein mit einer Schaltwelle
verbundenes Führungsrohr, an dem eine Schaltgabel befestigt ist sowie ein
Mitnehmer, der mit einem der Betätigungsvorrichtung nebengeordneten Bau
teil, vorzugsweise einem Schaltfinger, zusammenwirkt. Mittels der Betätigungs
vorrichtung ist eine Schaltmuffe verschiebbar, die auf einer der Schaltwelle
nebengeordneten weiteren Welle angeordnet ist. Dazu greift die Schaltgabel
formschlüssig in eine Ringnut der Schaltmuffe ein. Eine als Schaltschwinge
gestaltete Betätigungsvorrichtung kann axial verschiebbar und/oder verdrehbar
auf der Schaltwelle angeordnet sein. Alternativ dazu sind Betätigungsvorrich
tungen bekannt, die drehstarr, lagepositioniert mit der Schaltwelle verbunden
sind.
Aus der DE 43 22 586 A1 ist eine Betätigungsvorrichtung bekannt mit einer
entlang ihrer Achse verschiebbaren Schaltstange, an der eine Schaltgabel so
wie ein Mitnehmer starr angeordnet sind. Die als Metallteil gestaltete Schalt
stange ist dabei als ein Einlegeteil mit einem aus Kunststoff gestalteten Bauteil
verbunden, das die Schaltgabel sowie den Mitnehmer bildet. Derartige Betäti
gungsvorrichtungen mit Schaltgabeln aus Kunststoff zeichnen sich einerseits
aus durch einen Gewichtsvorteil, besitzen dagegen andererseits für viele Ein
satzfälle eine nicht ausreichende Verwindungssteifigkeit. Eine Schaltgabel aus
Kunststoff mit einer verbesserten Festigkeit erfordert umfangreiche Verstei
fungsrippen, die nachteilig den Bauraum vergrößern, der in heutigen bauteil
optimierten Schaltgetrieben nicht vorhanden ist.
Der DE 41 31 162 A1 ist eine Betätigungsvorrichtung zu entnehmen, deren
Schaltgabel verschiebbar zur Schaltstange angeordnet ist und eine Schalt
schwinge darstellt. Dieses bekannte, als Gußteil gestaltete Bauteil besitzt eine
relativ große Wandstärke, verbunden mit einem Gewichtsnachteil und relativ
hohen Herstellkosten.
Von den zuvor genannten Nachteilen der bekannten Betätigungsvorrichtung
ausgehend, ist es Aufgabe der Erfindung, eine sowohl kostengünstig herstell
bare als auch bauraumoptimierte Betätigungsvorrichtung zu schaffen.
Eine weitere Forderung besteht darin, das Gewicht zu optimieren, ohne dabei
Forderungen hinsichtlich der Festigkeit zu vernachlässigen und den Bautei
leumfang zu reduzieren zur Vereinfachung der Montage. Diese Problemstel
lung wird erfindungsgemäß durch eine Betätigungsvorrichtung gelöst, deren
einzelne Bauteile entsprechend den Beanspruchungen konzipiert sind. Dabei
berücksichtigt die Gestaltung wie auch die Werkstoffwahl die unterschiedlichen
Beanspruchungen der einzelnen Bauteile der Betätigungsvorrichtung. Erfin
dungsgemäß ist die Betätigungsvorrichtung als ein Verbundteil gestaltet und
umfasst ein aus einem spritzfähigen Werkstoff hergestelltes Führungsrohr,
welches alternativ ebenfalls aus einem gießfähigen Werkstoff erfindungsge
mäß herstellbar ist. Das mit der Schaltwelle verbundene Führungsrohr umfasst
eine vorzugsweise rechtwinkelig zur Längsachse des Führungsrohrs ausge
richtete Schaltgabel aus Metall, deren Gabelenden formschlüssig in die
Schaltmuffe eingreift. Außerdem ist das Führungsrohr mit einem Mitnehmer
versehen, der vorzugsweise als Schaltmaul gestaltet und in den ein Schaltfin
ger eingreift, welcher der Betätigungsvorrichtung nebengeordnet ist. Die Kon
zeption ermöglicht eine kostengünstige Großserienfertigung, die keinerlei
Nacharbeit erfordert. Im Vergleich zu bisherigen Lösungen zeichnet sich die
erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung außerdem aus durch eine ausrei
chende Festigkeit bei geringem Gewicht und durch eine einfache Montage.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche 2 bis 15.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Führungsrohr als ein Kunst
stoff-Spritzgußteil gestaltet. Dabei bietet es sich an, zur Erzielung einer siche
ren, dauerhaften Befestigung, die Schaltgabel als ein Einlegeteil auszubilden
wodurch die Schaltgabel teilweise von Kunststoff umspritzt ist. In gleicher Wei
se schließt die Erfindung einen aus Metall hergestellten Mitnehmer ein, der
ebenfalls als Einlegeteil gestaltet, zur Befestigung an der Führungshülse an
einem Ende mit Kunststoff umspritzt ist.
Die erfindungsgemäße Gestaltung des Führungsrohrs schließt weiterhin ein
Aluminium-Gußteil ein, an dem die Schaltgabel und der Mitnehmer stoffschlüs
sig, beispielsweise durch eine Klebung oder Schweißung, befestigt sind. Zur
Befestigung kann weiterhin eine formschlüssige Verbindung, beispielsweise
Verzahnungsprofile zwischen der Schaltgabel und der Führungshülse vorge
sehen werden oder ein Preßsitz.
Eine weitere, die Aufgabe der vorliegenden Erfindung unterstützende Maß
nahme zur Bauteiloptimierung sieht vor, den Mitnehmer, ausgebildet als ein
Schaltmaul, unmittelbar in das Führungsrohr einzuformen. Dazu eignet sich
beispielsweise eine radial aus der Mantelfläche des Führungsrohres austre
tende, als Mitnehmer gestaltete Rippe. Diese Rippe kann in einem Herstel
lungsprozeß gemeinsam mit dem Führungsrohr realisiert werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das erfindungsgemäße Führungsrohr
mit einem inneren Mehrkantprofil versehen, mit dem dieses formschlüssig in
eine entsprechende Außenprofilierung der Schaltwelle eingreift. Ein derartig
auf der Schaltwelle verdrehgesichertes Führungsrohr kann beispielsweise
durch eine Verstiftung gegenüber der Schaltwelle lagepositioniert werden.
Alternativ zu einer starren Anordnung der Betätigungsvorrichtung an der
Schaltwelle schließt die Erfindung eine Schaltschwinge ein, die gegenüber der
Schaltwelle sowohl verschiebbar als auch verdrehbar ist. Zur Erzielung einer
verringerten Reibung ist das Führungsrohr der Schaltschwinge auf der Schalt
welle wälzgelagert.
Als Maßnahme, mit der die Festigkeit des Führungsrohres verbessert werden
kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Mantelfläche des Führungsrohres
mit Versteifungsrippen zu versehen, die vorzugsweise übereinstimmend mit der
Längsachse des Führungsrohres ausgerichtet sind. Die Versteifungsrippen
können gleichzeitig dazu dienen, die Befestigung der zugehörigen Bauteile der
erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung, die Schaltgabel sowie den Mit
nehmer zu vereinfachen. Alternativ zu Versteifungsrippen, die aus einem mit
dem Grundwerkstoff übereinstimmenden Werkstoff hergestellt sind, schließt
die Erfindung weiterhin Armierungselemente ein. Beispielsweise können dazu
stark beanspruchte Zonen des Führungsrohres mit Armierungselementen ver
sehen werden, die bevorzugt aus Stahl hergestellt, als Einlegeteil in ein Kunst
stoff-Führungsrohr integriert sind. Die Armierungselemente können dabei um
fangsverteilt oder ausschließlich in den Zonen des Führungsrohres angeordnet
werden, die der größten Beanspruchung unterliegen.
Die Erfindung schließt weiterhin ein zweischalig aufgebautes Führungsrohr ein,
bestehend aus einem aus Stahl hergestellten Innenrohr, welches außenseitig
mit Kunststoff gespritzt ist. Ein derartiger, die Festigkeit verbessernder Aufbau,
eignet sich insbesondere für eine als Schaltschwinge gestaltete Betätigungs
vorrichtung, die schwenkbar und/oder verschiebbar zur Schaltwelle angeordnet
ist. Führungsrohre für derartige Betätigungsvorrichtungen sind vorzugsweise
wälzgelagert auf der Schaltwelle angeordnet. Ein solches mit einem Stahlrohr
armiertes Führungsrohr gewährleistet eine verbesserte dauerhafte Einbaulage
für das Wälzlager.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, den aus Kunststoff geformten
Mitnehmer, welcher unmittelbar mit dem Führungsrohr verbunden ist, mit einer
armierten Ausnehmung zu versehen. Diese Maßnahme ermöglicht einerseits
eine kostengünstige Darstellung des Mitnehmers und andererseits eine ausrei
chende Festigkeit im Bereich der Ausnehmung, in die formschlüssig beispiels
weise ein der Betätigungsvorrichtung nebengeordneter Schaltfinger eingreift.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrich
tung sieht weiterhin vor, das Führungsrohr mit einem endseitigen Flansch zu
versehen, an dem die Schaltgabel großflächig befestigt werden kann. Vor
zugsweise ist dieser Flansch mit axial vorstehenden Nocken oder Zapfen ver
sehen, die in entsprechende Ausnehmungen oder Öffnungen der Schaltgabel
formschlüssig eingreifen, um so beispielsweise eine stoffschlüssige, wirksame,
dauerhafte Befestigung bzw. Verbindung zwischen dem Führungsrohr und der
Schaltgabel zu erzielen.
Das erfindungsgemäße Führungsrohr kann weiterhin mit einem parallel zur
Mantelfläche des Führungsrohres ausgerichteten Aufnahmegehäuse versehen
werden, in das ein Endabschnitt des Mitnehmers eingepaßt ist. Dieser Aufbau
eignet sich vorzugsweise für eine Betätigungsvorrichtung, bei der das aus
Kunststoff hergestellte Führungsrohr mit einem Schalthebel und einem Mit
nehmer aus Metall kombiniert ist. Das Führungsrohr kann außerdem mit einem
weiteren Aufnahmegehäuse versehen werden, in das ein Endabschnitt der
Schaltgabel eingepaßt ist.
Eine weitere Befestigung der einzelnen Bauteile der erfindungsgemäßen Betä
tigungsvorrichtung sieht vor, die Schaltgabel mit einer Öffnung zu versehen, in
die ein Endabschnitt des Führungsrohres eingepaßt ist. Vorzugsweise bildet
dazu das Führungsrohr einen vorstehenden Ansatz mit einer von einem Rund
profil abweichenden Querschnittsform sowie eine als Flansch gebildete An
schlagfläche. Der Ansatz, dessen Querschnittsform korrespondiert mit der Öff
nung in der Schaltgabel, bewirkt eine dauerhafte Verdrehsicherung. Die wei
terhin über eine relativ große axiale Anschlagfläche am Führungsrohr abge
stützte Schaltgabel ermöglicht eine wirksame, stoffschlüssige oder lösbare
Befestigung dieser Bauteile.
Die Gestaltung der Schaltgabel sieht außerdem vor, deren Gabelenden mit
Gleitschuhen zu versehen. Im Einbauzustand der Betätigungsvorrichtung greift
die Schaltgabel über die Gleitschuhe in die Ringnut der Schaltmuffe ein. Erfin
dungsgemäß kann die Schaltgabel mit separaten Gleitschuhen versehen wer
den. Alternativ dazu schließt die Erfindung ebenfalls einstückig an den Gabe
lenden angeformte Gleitschuhe ein.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele, die nachfolgend näher beschrieben sind,
verdeutlichen die Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1 in einer Perspektive die erfindungsgemäße Betätigungs
vorrichtung;
Fig. 2 die Betätigungsvorrichtung gemäß Fig. 1 in einer Vorder
ansicht;
Fig. 3 in einem Längsschnitt die Betätigungsvorrichtung.
Die nachfolgend beschriebene Betätigungsvorrichtung ist grundsätzlich von
bekannter Bauart, weshalb sich die Beschreibung auf die für die Erfindung we
sentlichen Bauteile beschränkt. In Fig. 1 ist eine Betätigungsvorrichtung 1 in
einer Perspektive abgebildet, bestehend aus drei Bauteilen. Ein Führungsrohr
2 umschließt eine in Fig. 1 nicht abgebildete Schaftwelle. Endseitig ist an dem
Führungsrohr 2 eine Schaltgabel 3 rechtwinkelig zu einer Längsachse des
Führungsrohres 2 befestigt. Außerdem ist ein Mitnehmer 4 an dem Führungs
rohr 2 befestigt, das axial versetzt und weitestgehend parallel zu einer Mantel
fläche 5 des Führungsrohres 2 verlaufend angeordnet ist. Das vorzugsweise
aus einem spritzgußfähigen Werkstoff bzw. einem gießfähigen Werkstoff her
gestellte Führungsrohr 2 besitzt innenseitig ein Mehrkantprofil 6, welches form
schlüssig mit einem entsprechenden Außenprofil der Schaltwelle korrespon
diert und damit axial verschiebbar, aber drehstarr auf der Schaltwelle, befestigt
ist.
Zur weiteren Lagefixierung des Führungsrohres 2 auf der Schaltwelle bietet es
sich an, das Führungsrohr 2 beispielsweise durch einen Stift 7 zu sichern. Die
Mantelfläche 5 des Führungsrohres 2 ist versehen mit umfangsverteilt ange
ordneten Versteifungsrippen 8, die sich über die gesamte Länge des Führungs
rohres 2 erstrecken, wobei diese sich zu einem endseitigen Flansch 9 radial
aufweiten. Als weitere bzw. alternative Möglichkeit, das Führungsrohr 2 zu ver
steifen, kann dieses mit Armierungselementen versehen werden, beispielswei
se in Form eines inneren Stahlrohres, über das die Betätigungsvorrichtung 1
auf der Schaltwelle 2 geführt ist. Insbesondere für eine als Schaltschwinge
gestaltete Betätigungsvorrichtung, die sowohl axial bzw. linear zur Schaltwelle
verschiebbar und verdrehbar angeordnet ist, bietet ein im Führungsrohr inte
griertes Stahlrohr einen verbesserten Schutz hinsichtlich Verschleiß, was sich
vorteilhaft auf die Schaltgenauigkeit auswirkt. Das als Armierung dienende
Stahlrohr vereinfacht außerdem den Einbau eines Wälzlagers, mit dem eine
reibungsoptimierte, d. h. leichtgängige Verschiebung der Betätigungsvorrich
tung 1 auf der Schaltwelle erreichbar ist.
Die aus Metall gestaltete Schaltgabel 3 stützt sich am Flansch 9 des Führungs
rohres 2 ab. Die Schaltgabel 3 bildet eine halbkreisförmige Ausnehmung 10,
wobei an deren Gabelenden jeweils Gleitschuhe 11a, 11b angeordnet sind, die
im eingebauten Zustand der Betätigungsvorrichtung 1 formschlüssig in eine
Ringnut der Schaltmuffe eingreifen.
Das Führungsrohr 2 ist weiterhin mit einem Aufnahmegehäuse 12 versehen, in
dem der Mitnehmer 4 lagepositioniert ist. Das einstückig mit dem Führungsrohr
2 verbundene Aufnahmegehäuse 12 besitzt eine rechteckförmig gestaltete Öff
nung, in die der Mitnehmer 4 mit einem korrespondierenden Querschnittsprofil
eingesetzt ist und dauerhaft, beispielsweise durch eine Verklebung oder
Schweißung befestigt ist. Endseitig, d. h. an dem vom Aufnahmegehäuse 12
abgewandten Ende ist der Mitnehmer 4 mit einer Ausnehmung bzw. einem
Schaltmaul 13 versehen, in das im eingebauten Zustand der Betätigungsvor
richtung 1 ein Schaltfinger formschlüssig eingreift. Der Mitnehmer 4 gemäß
Fig. 1 ist vorzugsweise aus Metall hergestellt. Alternativ dazu bietet es sich
an, das Aufnahmegehäuse 12 unmittelbar als Mitnehmer zu gestalten, wodurch
der erforderliche Bauteileumfang reduziert werden kann. Ein derartiger aus
Kunststoff gestalteter Mitnehmer kann zur Verbesserung der Festigkeit gezielt
mit Armierungselementen versehen werden, beispielsweise im Bereich des
Schaltmauls, zur Erzielung einer verbesserten Verschleißfestigkeit.
Die Betätigungsvorrichtung 1 in einer Vorderansicht zeigt die Fig. 2. Diese
Ansicht verdeutlicht u. a. den Aufbau des Führungsrohres 2 mit dem inneren
Mehrkantprofil 6 sowie den symmetrisch angeordneten Versteifungsrippen 8
auf der Mantelfläche 5 des Führungsrohres 2. Fig. 2 zeigt außerdem die
symmetrische Anordnung des Führungsrohres 2 zu der Schaltgabel 3. Außer
dem ist der Fig. 2 der versetzt zu einer Symmetrieachse 14 angeordnete Mit
nehmer 4 zu entnehmen, welcher in dem Aufnahmegehäuse 12 eingesetzt ist.
Die Schnittansicht der Betätigungsvorrichtung 1 gemäß einer Schnittlinie 3-3 in
Fig. 2 zeigt die Fig. 3. Danach ist die Schaltgabel 3 im Bereich einer Öffnung
15 vom Kunststoff des Führungsrohres 2 umspritzt. Damit ist eine hochfeste,
dauerhafte Befestigung der Schaltgabel 3 am Führungsrohr 2 sichergestellt.
Wie die Fig. 3 verdeutlicht, bildet das Führungsrohr 2 im Bereich der Öffnung
15 der Schaltgabel 3 einen radial aufgeweiteten Bereich, der als Flansch 9
bzw. Ansatz 16 gestaltet ist. Die Schaltgabel 3 ist von der Öffnung 15 ausge
hend in Richtung der Gleitschuhe 11a, 11b zeigend, mit einer weiteren durch
gehenden Ausnehmung 17 versehen, die ebenfalls vom Kunststoff des Füh
rungsrohres 2 ausgefüllt ist und damit eine wirksame Verdrehsicherung zwi
schen der Schaltgabel 3 und dem Führungsrohr 2 sicherstellt.
1
Betätigungsvorrichtung
2
Führungsrohr
3
Schaltgabel
4
Mitnehmer
5
Mantelfläche
6
Mehrkantprofil
7
Stift
8
Versteifungsrippe
9
Flansch
10
Ausnehmung
11
a Gleitschuh
11
b Gleitschuh
12
Aufnahmegehäuse
13
Schaltmaul
14
Symmetrieachse
15
Öffnung
16
Ansatz
17
Ausnehmung
Claims (15)
1. Betätigungsvorrichtung für eine Schaltmuffe in einem Zahnräderwech
selgetriebe, umfassend eine formschlüssig in eine Ringnut der Schalt
muffe eingreifende Schaltgabel (3), ein mit einer Schaltwelle verbunde
nes Führungsrohr (2) sowie einen Mitnehmer (4), wobei der Mitnehmer
(4) mit einem der Betätigungsvorrichtung (1) nebengeordneten Bauteil,
vorzugsweise einem Schaltfinger, zusammenwirkt, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (1) als ein Verbundteil ge
staltet ist und ein aus einem spritzfähigen oder gießfähigen Werkstoff
hergestelltes Führungsrohr (2) umfasst, an dem die Schaltgabel (3) aus
Metall und der Mitnehmer (4) befestigt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem als Kunststoff-Spritzgußteil ge
stalteten Führungsrohr (2), welches mit einer teilweise umspritzten
Schaltgabel (3) und einem teilweise umspritzten Mitnehmer (4) verbun
den ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Führungsrohr (2) als Aluminium-
Gußteil ausgebildet ist, an dem die Schaltgabel (3) und der Mitnehmer
(4) stoffschlüssig oder lösbar befestigt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Mitnehmer (4) in eine Mantelfläche
(5) des Führungsrohres (2) zur Bildung eines einstückigen Bauteils ein
gebracht ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Führungsrohr (2) über ein Mehr
kantprofil (6) formschlüssig mit der Schaltwelle verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei in die Führungshülse (2) eine
Wälzlagerung eingesetzt ist, die eine Linearbewegung und/oder eine
Drehbewegung der Betätigungsvorrichtung (1) auf der Schaltwelle er
möglicht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Führungsrohr (2) mit radial auf der
Mantelfläche (5) angeordneten, übereinstimmend mit einer Längsachse
des Führungsrohres (2) verlaufenden Versteifungsrippen (8) versehen
ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Führungsrohr (2) zur Erzielung ei
ner verbesserten Festigkeit Armierungselemente umfasst, die aus einem
vom Grundwerkstoff der Führungshülse (2) abweichenden Werkstoff
hergestellt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Führungsrohr (2) mit symme
trisch angeordneten Armierungselementen versehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem zweischalig gestalteten Füh
rungsrohr (2), wobei ein inneres, zur Aufnahme und Führung des Wälz
lagers vorgesehenes Stahlrohr außenseitig von Kunststoff umspritzt ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 4, deren Mitnehmer (4) mit einer Armierung
im Bereich des Schaltmauls (13) versehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Schaltgabel (3) an einem endseiti
gen Flansch (9) des Führungsrohres (2) befestigt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Führungsrohr (2) einstückig mit
einem parallel zu der Mantelfläche (5) des Führungsrohres (2) ausge
richteten Aufnahmegehäuse (12) versehen ist, in das ein Endabschnitt
des Mitnehmers (4) formschlüssig eingepaßt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Schaltgabel (3) eine Öffnung (15)
aufweist, in die ein Abschnitt des Führungsrohres (2) eingesetzt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Schaltgabel (3) an beiden
Gabelenden Gleitschuhe (11a, 11b) aufweist, die einstückig mit der
Schaltgabel verbunden sind oder separate Bauteile darstellen.
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