DE10143360A1

DE10143360A1 - Schalteinrichtung

Info

Publication number: DE10143360A1
Application number: DE10143360A
Authority: DE
Inventors: Klaus Kraemer
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2021-09-05
Also published as: BR0203442A; JP2003097705A; KR20030020831A; DE10143360B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung (17) die ein Wälzlager (4) sowie eine Arretiereinrichtung (5) umfasst, zur Führung und Arretierung von zumindest zwei Schaltstangen (6a bis 6d) mit einem Rechteckquerschnitt.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung für ein mehrgängiges Zahnräderwechselgetriebe eines Fahrzeugs. Dabei umfasst die Schalteinrichtung eine linear bzw. axial verschiebbar geführte und arretierte Schaltstange.

Hintergrund der Erfindung

Aus dem bekannten Stand der Technik sind unterschiedliche Lösungen zur Führung und Arretierung von in Zahnräderwechselgetrieben angeordneten Schalt- bzw. Maschinenelementen bekannt. Die DE 41 16 823 C2 zeigt eine axial verschiebbar und verdrehfest gelagerte Schaltwelle, der eine Linearführung zugeordnet ist, die eine Vielzahl von über den Umfang der Schaltwelle angeordnete und auf dieser in Axialnuten geführte Wälzkörperkugeln aufweist, die außenseitig in einem Außenring geführt sind. Die auch als Kugellängsführung bezeichnete Einheit ist ortsfest, beispielsweise an der Getriebewandung befestigt und ermöglicht eine Längsführung der Schaltwelle. Axial versetzt zu der Kugellängsführung ist der Schaltwelle eine separate Arretierung zugeordnet, die in örtliche Ausnehmungen der Schaltwelle verrastet, zur Erzielung exakter Schaltpositionen. Die voneinander getrennte Anordnung der Wälzlagerung und der Arretiereinrichtung erfordert neben einem erhöhten Montageaufwand gleichzeitig einen vergrößerten Einbauraum.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Nachteile des bekannten Standes der Technik berücksichtigend, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompakte, die Montage vereinfachende Schalteinrichtung zu schaffen, in der gleichzeitig mehrere Maschinenelemente bzw. Schaltstangen geführt und arretiert sind.
Die zuvor genannte Problemstellung wird erfindungsgemäß durch ein Schaltmodul realisiert, welches sowohl ein Wälzlager als auch eine Arretiereinrichtung einschließt. Das Wälzlager umfasst dabei Wälzkörper, die parallel zu einer Längsmittelebne bzw. Längsachse der Schaltstangen in einer rechteckförmige Aufnahme eines Gehäuses angeordnet sind. Die Anordnung der Wälzkörper ermöglicht die Führung von einer Schaltstange oder mehreren parallel angeordneten Schaltstangen mit einem rechteckförmigen Querschnittsprofil. In das Schaltmodul ist weiterhin eine axial zu dem Wälzlager versetzt angeordnete Arretiereinrichtung integriert. Dazu sieht die Arretiereinrichtung einen Aufbau vor, bei der jeder Schaltstange eine separate Arretierung zugeordnet ist. Durch die Erfindung sind mehrere in einer Ebene angeordnete Schaltstangen zentral in einem Schaltmodul gelagert bzw. geführt und in Schaltpositionen arretierbar. Ein derartiges Schaltmodul bietet sich insbesondere für ein mehrgängiges beispielsweise eines mehr als fünf Gänge umfassenden Zahnräderwechselgetriebe an. Durch die auf engstem Raum geführten separat zu betätigenden Schaltstangen stellt sich ein bedeutender Bauraumvorteil ein. Andererseits vereinfacht das erfindungsgemäße Schaltmodul das Handling bei der Montage, das vorzugsweise vormontiert in das Getriebe eingesetzt werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 12.
Für das Wälzlager des erfindungsgemäßen Schaltmoduls bietet es sich an, dieses mit Wälzkörpern in einer Zylinderform zu bestücken, die axial zueinander beabstandet in einem Käfig eingesetzt sind. Dabei ist der Käfig von einem Gehäuse umschlossen, bzw. in dem Gehäuse integriert, zur Bildung einer Rollenlängsführung. Entsprechend der rechteckförmig gestalteten Aufnahme sind die Wälzkörper in jeweils zwei horizontal und vertikal parallel zueinander versetzt angeordneten Bahnen angeordnet, zur Bildung einer rechteckförmigen Aufnahme, und ermöglichen damit eine reibungsarme Führung der Schaltstangen.
Als Maßnahme, um die Herstellkosten des Käfigs zu verringern, ist dieser vorteilhaft aus einzelnen Käfigelementen zusammengesetzt. Vorzugsweise sind die Käfigelemente so ausgeführt, dass die Wandstärke bzw. Breite der Schaltstange jeweils mit der Breite eines Käfigelementes übereinstimmt sind. Die einzelnen Käfigelemente sind vorteilhaft formschlüssig miteinander verbunden, vorzugsweise verschnappt oder mittels einer Schwalbenschwanzführung gesichert. Diese Gestaltung ermöglicht einen baukastenähnlichen Aufbau von Käfigen, bei dem abhängig von der jeweiligen Anzahl der Schaltstangen eine entsprechende Anzahl von Käfigelementen zu einem Käfig komplettiert werden kann. Das erfindungsgemäße Schaltmodul ist einsetzbar für Schaltstangen mit einem rechteckförmigen Querschnittsprofil, eingeschlossen Schaltstangen mit einem quadratischen Querschnitt.
Die Erfindung schließt weiterhin Maßnahmen ein, die eine spielfreie Lagerung der Schaltstangen sicherstellen, um die Qualität der Führung zu verbessern. Dazu eignet sich vorteilhaft eine ballig gestaltete Wälzkörperlaufbahn, die unmittelbar bei der spanlosen Herstellung des Gehäuses eingeformt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Schaltstange im Bereich der Wälzlagerung partiell ballige Abschnitte aufweisen. Außerdem eignet sich zur Erzielung einer spielfreien Lagerung ein Gehäuse mit frei gestanzten Zonen, in die federnde Zungen eingreifen, an denen die Wälzkörper abgestützt sind.
Das erfindungsgemäße Schaltmodul umfasst die Wälzlagerung und die Arretiereinrichtung, die jeweils in einem Gehäuse integriert sind und die zusammengefügt eine Baueinheit bilden. Dazu bietet es sich an, die Gehäuse jeweils als ein Tiefziehteil zu gestalten, das eine spanlose Herstellung ermöglicht und damit einen Kostenvorteil, insbesondere für in großen Stückzahlen hergestellte Schaltmodule.
Alternativ dazu schließt die Erfindung ein Schaltmodul ein mit zumindest einem aus Kunststoff hergestellten Gehäuse. Vorzugsweise eignet sich dazu das Gehäuse der Arretiereinrichtung. Die Erfindung schließt weiterhin ein Schaltmodul ein, bei dem beide Gehäuse für die Arretiereinrichtung sowie die für die Wälzlagerung aus Kunststoff hergestellt sind.
Die Gehäuse sind vorzugsweise mittels einer Flanschverbindung zusammengefügt. Diese ist vorteilhaft so ausgebildet, dass diese Bohrungen für Befestigungsschrauben einschließen, mit denen das gesamte Schaltmodul ortsfest, beispielsweise an dem Getriebegehäuse befestigt ist. Alternativ sind die Gehäuse im Bereich der Flanschverbindung mittels einer unlösbaren Verbindung, vorzugsweise ein Schweißung verbunden, oder formschlüssig durch eine Schnappverbindung lösbar befestigt.
Die Arretiereinrichtung des erfindungsgemäßen Schaltmoduls umfasst zur Bildung einer Arretierung eine federbeaufschlagte Rastkugel, die jeweils in Ausnehmung der Schaltwelle verrastet, zur Erzielung definierter Schaltpositionen. Vorteilhaft ist die Arretierung zur sicheren Befestigung in einem zweistufigen Gehäuse fixiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in insgesamt 6 Figuren nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in einer Draufsicht das erfindungsgemäße Schaltmodul;
Fig. 2 die Schnittansicht 2-2 gemäß Fig. 1;
Fig. 3 das erfindungsgemäße Schaltmodul in einem Längsschnitt 3-3 gemäß Fig. 1;
Fig. 4 die Vorderansicht des erfindungsgemäßen Schaltmoduls vorgesehen für vier parallel zueinander angeordnete Schaltstangen;
Fig. 5 die Seitenansicht des in Fig. 4 abgebildeten Schaltmoduls;
Fig. 6 das erfindungsgemäße Schaltmodul in einer Perspektive.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

In Fig. 1 ist in der Draufsicht der zweiteilige Aufbau des erfindungsgemäßen Schaltmoduls 1 sichtbar, das die Gehäuse 2 und 3 umfasst. Das Gehäuse 2 dient zur Aufnahme eines in den Fig. 2 und 3 dargestellten Wälzlagers 4. Das Gehäuse 3 ist zur Aufnahme einer Arretiereinrichtung 5 vorgesehen, die mehrere Arretierungen 6 einschließt, welche jeweils einer in den Fig. 4 und 5 dargestellten Schaltstangen 6a bis 6d zugeordnet sind. Die Gehäuse 2, 3 sind über Flansche 7, 8 abgestützt bzw. befestigt, wobei Bohrungen 9a, 9b zur Aufnahme von Schrauben dienen, mit denen das Schaltmodul 1 beispielsweise an einem Getriebegehäuse befestigt ist.
Die Fig. 2 zeigt insbesondere den Aufbau des Wälzlagers 4 im eingebauten Zustand. Zur Schaffung einer rechteckförmigen Aufnahme 11 für die Schaltstangen 6a bis 6d ist das Wälzlager 4 in einer entsprechenden Aufnahme des Gehäuses 2 eingesetzt. Zur Schaffung einer reibungsarmen Verschiebung der Schaltstangen 6a bis 6d ist das Wälzlager 4 allseitig mit Wälzkörpern 10bestückt. In den horizontalen Ebenen sind die zylindrischen Wälzkörper 10 in vier axial beabstandeten Reihen in einem Käfig 12 angeordnet. Weitere zylindrisch geformte Wälzkörper 10 sind in den beiden parallel zueinander angeordneten vertikalen Abschnitten des Käfigs 10 eingesetzt. Zur Erzielung einer spielfreien Lagerung sind die Wälzkörperlaufbahnen in dem Gehäuse 2 ballig gestaltet.
Der Längsschnitt des Schaltmoduls 1 gemäß Fig. 3 zeigt die in dem vertikalen Abschnitt des Käfigs 12 in zwei parallelen Reihen angeordneten Wälzkörper 10 im Käfig 12. Weiterhin verdeutlicht diese Darstellung den Aufbau der Arretierung 13 der Arretiereinrichtung 5. Dazu ist in einem rechtwinklig zu einer Längsachse 14 des Schaltmoduls 1 in einem rohrförmigen Bauteil eine radial verschiebbare, federbeaufschlagte Rastkugel 15 vorgesehen oder alternativ ein längsverschiebbarer Stift, der endseitig kalottenartig geformt ist und bei Erreichen einer Rastposition formschlüssig in eine entsprechend geformte Ausnehmung 16, wie in Fig. 5 abgebildet, formschlüssig verrastet.
Die Fig. 4 und 5 zeigen das Schaltmodul 1 kombiniert mit den Schaltstangen 6a bis 6d, zur Bildung einer Schalteinrichtung 17. In Fig. 4 sind die vier unmittelbar aneinander anliegenden, getrennt voneinander verschiebbaren und arretierbaren Schaltstangen 6a bis 6d sichtbar, die weitestgehend formschlüssig die Aufnahme 11 ausfüllen und damit eine exakte Führung in dem Wälzlager 4 erfahren. Weiterhin zeigt die Fig. 4 die jeweils mittig jeder Schaltstange 6a bis 6d zugeordnete Arretierung 13, deren Rastkugel 15 bei Erreichen definierter Schaltpositionen in die Ausnehmung 16, wie in Fig. 5 gezeigt, verrasten.
In Fig. 6 ist das Schaltmodul 1 in einer Perspektive dargestellt, in der insbesondere der Aufbau des Käfigs 12 sichtbar ist, der einzelne Käfigelemente 18a bis 18d umfasst. Die einzelnen Käfigelemente 18a sind über eine Nut- Federverbindung 19 formschlüssig miteinander verbunden und bilden gemeinsam den Käfig 12. Weiterhin zeigt die Fig. 6 ein zweiseitig gestuft gestaltetes Gehäuse 3 der Arretiereinrichtung 5, zwischen denen die einzelnen Arretierungen 13 angeordnet sind. Bezugszahlen 1 Schaltmodul
2 Gehäuse
3 Gehäuse
4 Wälzlager
5 Arretiereinrichtung
6a Schaltstange
6b Schaltstange
6c Schaltstange
6d Schaltstange
7 Flansch
8 Flansch
9a Bohrung
9b Bohrung
10 Wälzkörper
11 Aufnahme
12 Käfig
13 Arretierung
14 Längsachse
15 Rastkugel
16 Ausnehmung
17 Schalteinrichtung
18a Käfigelement
18b Käfigelement
18c Käfigelement
18d Käfigelement
19 Nut-Federverbindung

Claims

1. Schalteinrichtung für ein mehrgängiges Zahnräderwechselgetriebe eines Fahrzeugs, umfassend zumindest zwei unabhängig voneinander linear bzw. axial verschiebbare und verdrehfest in einem ortsfest angeordneten Schaltmodul (1) geführte und arretierte Schaltstangen (6a bis 6d), wobei das Schaltmodul (1),
ein Wälzlager (4) umfasst, dessen Wälzkörper (10) parallel zu einer Längsachse (14) des Schaltmoduls (1) verlaufend, in einer rechteckförmigen Aufnahme (11) eines Gehäuse (2) angeordnet sind;
eine axial zu dem Wälzlager (4) versetzt angeordnete Arretiereinrichtung (5) einschließt, bei der jeder Schaltstange (6a bis 6d) eine Arretierung (13) zugeordnet ist.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Wälzlager (4) mit zylindrischen Wälzkörpern (10) bestückt ist, die axial zueinander beabstandet in einem Käfig (12) eingesetzt sind, wobei der Käfig außenseitig von einem Gehäuse (2) umschlossen ist.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dessen Wälzlager (4) einzelne Käfigelemente (18a bis 18d) einschließt, die jeweils einer Schaltstange (6a bis 6d) zugeordnet, miteinander verbunden und in dem Schaltmodul (1) lagefixiert sind.

4. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wälzkörper (10) an zumindest einer balligen Laufbahn des Gehäuses (2) und/oder der Schaltschienen (6a bis 6d) geführt sind.

5. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wälzkörper (10) an federnden Zungen des Gehäuses (2) geführt sind.

6. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, vorgesehen für Schaltstangen (6a bis 6d) mit einem Rechteckquerschnitt oder einem quadratischen Querschnitt.

7. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Schaltmodul (1) zumindest zwei jeweils spanlos, vorzugsweise als ein Tiefziehteil gestaltete Gehäuse (2, 3) zur Aufnahme des Wälzlagers (4) und der Arretiereinrichtung (5) umfasst.

8. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Schaltmodul (1) zumindest ein aus Kunststoff hergestelltes Gehäuse (2, 3) aufweist.

9. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gehäuse (2, 3) mittels einer Flanschverbindung zusammengefügt sind.

10. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Schaltmodul (1) ortsfest an einem Getriebegehäuse befestigt ist.

11. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, deren Arretiereinrichtung (5) zur Bildung einer Arretierung (13) eine federbeaufschlagte Rastkugel (15) einschließt, die bei einer Lageübereinstimmung jeweils in einer Ausnehmung (16) der Schaltstange (6a bis 6d) verrastet.

12. Schalteinrichtung nach Anspruch 7, wobei die Arretiereinrichtung (5) ein zweistufiges Gehäuse (3) umfasst, zwischen denen die einzelnen Arretierungen (13) angeordnet sind.