DE102009038082A1

DE102009038082A1 - Arretierung

Info

Publication number: DE102009038082A1
Application number: DE200910038082
Authority: DE
Inventors: Thomas Kleiber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2011-02-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Arretierung (10) zur Lagefixierung eines beweglichen Stellelements (2) eines Fahrzeugschaltgetriebes, umfassend ein Gehäuse (9, 16, 23), ein Rastelement (12) zum Verrasten an dem Stellelement (2) und eine Feder (8), durch die das Rastelement (12) gegenüber dem Stellelement (2) vorspannbar ist, wobei die Arretierung (10) Mittel (11) zur Gassenführung aufweist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Arretierung zur Lagefixierung eines beweglichen Stellelementes eines Fahrzeugschaltgetriebes mit einem Gehäuse, einem Rastelement zum Verrasten an dem Stellelement und einer Feder, durch die das Rastelement gegenüber dem Stellelement vorspannbar ist und eine Schalteinheit mit einer derartigen Arretierung.
Stellelemente in Kraftfahrzeuggetrieben bilden ein Zwischenglied bei der Übertragung von Schalt- bzw. Wählbewegungen von einem Fahrer zu dem zu schaltenden Gangrad. Üblicherweise werden die Schalt- bzw. Wählbewegungen über eine Verschiebung der Stellelemente in axialer Richtung bzw. einer Verschwenkung um deren Längsachse übertragen. Die Stellelemente werden je nach ihren Bewegungsfreiheitsgraden auch als Schaltstangen und Schaltwellen oder bei nicht-rundem Querschnitt als Schaltschienen bezeichnet. Um eine Führung bei den Wähl- bzw. Schaltbewegungen zu gewährleisten, weist das Getriebe oftmals eine Kulissenführung auf, welche in der Funktion einer Zwangsführung nur bestimmte Schalt- bzw. Wählbewegungen erlaubt. Für ein Einrasten in der gewählten Schaltposition weisen die Stellelemente üblicherweise einen Rastierbereich auf, auf dem ein Rastelement während der Schalt- bzw. Wählbewegungen entlang fährt. Der Rastierbereich weist Vertiefungen aufweist, in die das Rastelement in den Endpositionen der geschalteten Gänge zur Stabilisierung des eingelegten Ganges eintaucht bzw. einrastet.
Die Schaltvorrichtungen sind üblicherweise so ausgeführt, dass eine Fehlschaltung oder ein Überschalten, also eine zu weite axiale Verschiebung bzw. Verschwenkung in Umlaufrichtung, mechanisch verhindert ist. Insbesondere weisen Schaltvorrichtungen mit Schaltwellen oft einen mechanischen Endanschlag auf, so dass die Schaltwelle nach Erreichen der Schaltstellung in Schaltrichtung nicht weiter verschwenkt oder verschoben werden kann.
Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 41 105 55 A1 eine Schaltvorrichtung für ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe mit einer Schaltwelle, die nutförmige Vertiefungen aufweist, welche als Schaltkulisse mit entsprechend dem Schaltbild ausgerichteten Nutwänden bzw. Nutflanken dargestellt sind. In diese Vertiefungen greift ein in einem Gehäuse federnd abgestütztes Rastelement bei der Gangvorwahl und der Gangschaltung ein. Ein Überschalten bzw. Überdrehen der Schaltwelle über die Schaltposition hinaus wird durch Anschläge verhindert, welche an gehäusefesten Einrichtungen im Getriebe oder im Getriebegehäuse vorgesehen sind.
Die Druckschrift DE 198 059 24 A1 beschreibt ein Getriebe mit einer Zentralschaltwelle, auf die ein Topf aufgesetzt ist, in dessen Wandung zum einen eine Rastierung eingeformt ist, welche mit einer gehäusefest gelagerten Kugelraste zusammenwirkt und zum anderen eine Kulisse eingebracht ist, welche zur Begrenzung des Schaltwegs der Zentralschaltwelle dient.
Die Druckschrift EP 1 126 198 B1 betrifft eine Schaltvorrichtung eines Wechselgetriebes mit Schaltwegbegrenzung. Die Schaltvorrichtung umfasst eine Schaltwelle, auf bzw. an der eine Kulisse zur Zwangsführung der Wähl- bzw. Schaltbewegung der Schaltwelle und eine Rastkontur angeordnet ist, die von einer Kugelraste abgefahren wird. Das Höhenprofil der Rastkontur ist so gestaltet, dass in dem Endbereich eines Schaltwegs eine Rampenkontur mit einer sehr steilen Krümmung eingebracht ist, die zu einer derartigen Erhöhung des Kraftaufwands zum Bewegen der Schaltwelle führt, dass die Rampenkontur einem weichen, mechanischen Anschlag gleichkommt. Dabei ist die Rampenkontur so abgestimmt, dass die Schaltwelle in sehr gedämpfter Form auf einen zusätzlichen mechanischen Anschlag auftrifft oder dass aufgrund der entstehenden Kräfte ein zusätzlicher mechanischer Anschlag nicht unbedingt notwendig ist.
Alle Schaltvorrichtungen weisen relativ viele Bauteile auf, die aufwändig verbaut werden müssen. Dabei ist es erforderlich, beim Einbau die Toleranzkette möglichst klein zu halten, um einerseits eine Fehlbedienung auszuschließen und um andererseits sowohl ein exaktes Schaltgefühl zu vermitteln als auch ein Verklemmen und die Übertragung von Vibrationen zu vermeiden.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Schalteinheit zu schaffen, die eine toleranzarme Schalt- bzw. Wählwegbegrenzung aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Arretierung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, welche Mittel zur Gassenführung aufweist sowie durch eine Schalteinheit mit einer derartigen Arretierung. Das Mittel zur Gassenführung führt die Bewegung des Stellelements und gibt damit die möglichen Schaltwege vor, während das Rastelement der Arretierung an vorbestimmten Schaltpunkten verrastet, die in der Regel den möglichen Vorwärts- und Rückwärtsgangstellungen entsprechen.
Erfindungsgemäß ist durch die Integration der Führung des Stellelements in die Arretierung die Toleranzkette zwischen den durch Rastpositionen des Rastelements vorgegebenen Gangstellungen einerseits und dem durch die Gassenführung bestimmten Schaltweg andererseits reduziert. Die Funktionen Führung (Schaltweg) und Verrastung (Gangstellung) werden somit nicht mehr von verschiedenen Bauteilen übernommen, so dass die exakte Positionierung der verschiedenen Bauteile entfallen kann.
Ferner ist es nicht erforderlich, eine Kulisse oder einen Kulissenstift als Teil einer Gassenführung auf dem Stellelement selbst anzuordnen, womit eine Befestigung dieser Bauteile durch ein Verschweißen vermieden wird. Das Stellelement weist zudem in der Regel einen relativ dünnen Durchmesser auf, so dass die Anordnung einer Kulisse auf dem Stellelement selbst häufig nicht möglich ist. Derartige Stellelemente werden daher gewöhnlich mit einer Hülse zur Umfangsvergrößerung versehen, um auf der Hülse weitere Bauteile wie die Kulisse anzuordnen. Die Erfindung ermöglicht somit auch einen Verzicht auf eine derartige Hülse, sofern allein die Kulisse auf ihr angeordnet ist.
Das Mittel zur Gassenführung ist in einer Ausgestaltung der Erfindung ein Bauteil, das formschlüssig mit einem Gegenbauteil zusammenwirkt. Beispielsweise ist dieses Bauteil ein Kulissenstift, der auf der dem Rastelement abgewandten Seite in eine Gassenführung eingreift. Die Gassenführung kann beispielsweise in bekannter Art als eine Platine mit Nuten oder Ausnehmungen in Form eines H-Schemas ausgeführt sein.
Um die Toleranzen zu minimieren, ist es besonders vorteilhaft, den Kulissenstift als Teil der Arretierung konzentrisch zum Rastelement anzuordnen. In Bezug auf das Gehäuse der Arretierung liegen die Rastkugel und der Kulissenstift somit axial versetzt auf einer Geraden. Durch die Lagerung des Rastelements im Gehäuse ist sichergestellt, dass schräg auf das Rastelement einwirkende Schaltkräfte sich am Gehäuse abstützen und somit den Kulissenstift nicht verkippen können. Ein kaltumformtechnisch hergestelltes Gehäuse ist besonders kostengünstig herstellbar und für die Massenproduktion geeignet.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kulissenstift separat vom Gehäuse hergestellt, und die Arretierung weist eine Haltevorrichtung zur Lagefixierung des Kulissenstifts auf. Dabei ist die Haltevorrichtung Teil des Gehäuses oder des Kulissenstifts selbst. Ist der Kulissenstift beispielsweise als Fortsatz einer Scheibe ausgebildet, die am mit einer Ausnehmung versehenen Boden des Gehäuses angeordnet ist, kann die Haltevorrichtung durch die Ausnehmung hintergreifende Nasen oder ein umlaufender Bord ausgebildet sein. In einer anderen Ausführung ist der Kulissenstift als ein Formteil mit dem Gehäuse verpresst oder weist ein Gewinde auf und ist an dem Gehäuse verschraubt. Alternativ dazu ist der Kulissenstift einteilig mit dem Gehäuse hergestellt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Kulissenstift als ein zylindrischer Pin ausgebildet. Aufgrund seiner runden Mantelfläche ist das Risiko eines Hakelns in der Gassenführung besonders gering. Der Pin kann aber auch eine nicht-zylindrische Außenkontur aufweisen.
Erfindungsgemäß ist die Integration weiterer Funktionen in die Arretierung vorgesehen. So kann die Arretierung einen Signalgeber für eine Sensorik aufweisen, um die Gangstellung sicher zu erfassen. In einer Ausgestaltung weist der Kulissenstift endseitig einen Magneten als Signalgeber auf, dessen Feld von einem an der Kulisse oder am Getriebegehäuse angeordneten Sensor detektierbar ist. Anstelle des Magneten können auch andere bei Sensorarretierungen übliche Signalgeber verwendet werden. Vorteilhaft sind passive Elemente, die keine externe Stromversorgung benötigen. Beispielsweise kann ein Kulissenstift aus eisenhaltigem Metall ein externes Magnetfeld oder ein Hochfrequenzfeld verändern, so dass der Kulissenstift selbst sehr einfach ausgestaltet werden kann.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Schalteinheit, die eine erfindungsgemäße Arretierung und ein Stellelement umfasst. Das Schaltelement ist als axial bewegliche Schaltstange, drehbare Schaltwelle oder als Schaltschiene mit nicht-kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Auch andere zum Getriebegehäuse bewegliche Bauteile wie Schaltgabeln als Stellelemente sind denkbar.
In einer ersten Ausführungsform der Schalteinheit ist die Arretierung fest mit dem Stellelement verbunden. Dies kann durch Verschweißen, Verpressen oder Verschrauben des Gehäuses an dem Stellelement realisiert sein. Wird das Stellelement bewegt, so hat dies auch eine entsprechende Bewegung des Kulissenstifts zur Folge, da dieser fest zum Gehäuse angeordnet ist und damit dessen Bewegungen nachzeichnet. In einigen Anwendungsfällen kann schon eine nur drehfeste oder nur axiale Sicherung an dem Stellelement ausreichend sein. Ein axiales Einfedern des Rastelements beeinflusst die Axiallage des Kulissenstifts bei dieser Ausführungsform nicht.
In einer zweiten Ausführungsform ist der Kulissenstift durch das Rastelement beaufschlagt. Beispielsweise ist das Rastelement gegen eine auf dem Stellelement angeordnete Rastkontur vorgespannt. Federt das Rastelement aufgrund einer Bewegung des Stellelements ein, so wird der direkt oder indirekt mit dem Rastelement in Wirkverbindung stehende Kulissenstift mitbewegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer längsverschiebbaren und schwenkbaren Schaltwelle mit einer Kulisse,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Arretierung im Längsschnitt,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Arretierung im Längsschnitt,
4 eine perspektivische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist mit 1 eine Schaltvorrichtung dargestellt. Die Schaltvorrichtung 1 weist ein Stellelement 2 in Form einer Schaltwelle, eine Kulisse 3 und einen Hebel 4 zum Betätigen einer nicht weiter dargestellten Schaltschwinge auf. An der Schaltwelle 2 sind eine Hebelführung 5 für einen Hebel 4, ein Schaltfinger 6 und ein Stift 7 angeordnet. Der Stift 7 greift in eine Kulissenbahn 3a der Kulisse 3 ein und ist Teil einer in 1 nicht weiter dargestellten Arretierung, die gegen eine Rastkontur vorgespannt ist. Die Schaltwelle 2 ist in beide Richtungen längsverschiebbar in einem ebenfalls nicht dargestellten Getriebegehäuse gelagert. Zusätzlich ist die Schaltwelle 2 um ihre Längsmittelachse 2a schwenkbar.
Die Schaltvorrichtung 1 ist in 1 in Neutralstellung der Schaltwelle 2 dargestellt. Die Kulisse 3 ist gehäusefest angeordnet. Die Schaltwelle 2 kann so weit längs verschoben werden, bis der Stift 7 an dem Anschlag 3b der Kulisse 3 anstößt. Der Wählvorgang ist dann abgeschlossen. Nach dem Wählen erfolgt durch Schwenken der Schaltwelle 2 das Schalten senkrecht zur Wählrichtung. Die Schaltbewegung wird begrenzt durch ein Anschlagen des Stifts 7 am Anschlag 3c oder am Anschlag 3d. Bei Erreichen eines dieser Anschläge 3c, 3d ist der Schaltvorgang abgeschlossen; das Übertragungselement, in diesem Falle die Schaltwelle 2, befindet sich in einer Endlage. Der gewählte Gang ist damit eingelegt.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Arretierung 10. Die Arretierung weist ein Rastelement 12 in Form einer Rastkugel auf, die auf einer nicht dargestellten Rastkontur ablaufen kann. Das Rastelement 12 ist durch Wälzkörper 13 in einem Rastbolzen 14 gelagert, so dass es frei drehbar ist. Der Rastbolzen 14 selbst ist mittels eines Wälzlagers 15 in einem Innengehäuse 16 gelagert und axial verschieblich. Das Innengehäuse 16 ist topfartig mit einem kreiszylindrischen Boden 17 ausgebildet. Es ist aus einem Blech tiefgezogen oder aus Kunststoff hergestellt und teilweise in einem Außengehäuse 23 angeordnet, das beispielsweise an einem Getriebebauteil verpressbar ist. Eine Feder 8 stützt sich sowohl am Boden 17 des Innengehäuses 16 als auch an dem Rastbolzen 14 ab. Um die axiale Baulänge gering zu halten, ist der Rastbolzen 14 nicht als Vollzylinder ausgebildet, sondern weist rückseitig zur Rastkugel 12 ein Sackloch 18 auf, in dem sich die als Schraubendruckfeder ausgebildete Feder 8 abstützt. Zusätzlich ist ein Stößel 19 vorgesehen, der als ein innerhalb der Windungen der Feder 8 angeordneter, zylindrischer Stab mit einem zum Rastbolzen 14 gerichteten, endseitigen Ringabsatz 20 versehen ist. Der Stößel 19 ist durch die Feder 8 vorgespannt und durch das Rastelement 12 mit einer Hubbewegung beaufschlagbar. Das freie Ende 21 des Stößels 19 steht aus dem Innengehäuse 16 durch eine im Boden angeordnete Zentralausnehmung 22 axial hervor. Das Außengehäuse 23 umgreift das Innengehäuse 16 formschlüssig, wobei es an seinem Boden 24 einen Ansatz 25 zur Führung des Stößels 19 aufweist.
Fährt das Rastelement 12 eine Rastkontur mit unterschiedlichen Höhen ab, dann wird der Rastbolzen 14 axial in dem Innengehäuse 16 der Arretierung 10 bewegt, so dass auch der Stößel 19 beaufschlagt wird. Der Stößel 19 greift in eine nicht dargestellte Kulisse ein, die die möglichen Schaltwege vorgibt und beispielsweise ortsfest zur Rastkontur angeordnet ist.
3 zeigt eine weitere Arretierung 10 mit einem Rastelement 12 in Form einer Rastkugel. Das Rastelement 12 ist ebenfalls durch Wälzkörper 13 in einem Rastbolzen 14 gelagert, und der Rastbolzen 14 ist mittels eines Wälzlagers 15 in einem Innengehäuse 16 gelagert und axial verschieblich. Das Innengehäuse 16 ist topfartig mit einem Boden 17 ausgebildet, wobei der Boden 117 mehrere ringförmige Stufen 26a, 26b, 26c aufweist. Die Stufe 26c zentriert und führt die Feder 8, so dass die Gefahr eines Verkippens reduziert ist. Die Stufe 26a dient als Anschlag zur Wegbegrenzung für die Axialbewegung des Wälzlagers 15 mit dem Rastbolzen 14. Die Stufe 26b führt ein Formteil 27, das zwischen dem Innengehäuse 16 und einem Außengehäuse 23 angeordnet ist. Das Formteil 27 ist beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt und hintergreift mit einem Bord 28 das Außengehäuse 23. Der Bord 28 ist zusätzlich durch Laschen 29 gesichert (4). Das Formteil 27 ist rotationssymmetrisch ausgebildet und weist nach außen hin einen mittig angeordneten und einteilig mit dem Formteil 27 hergestellten Pin 30 als Mittel zur Gassenführung auf.
Die Position des Pins 30 ist bei dieser Ausführungsform unabhängig von der Axialbeaufschlagung des Rastelements 12. Eine derartige Arretierung 10 ist ortsfest zum Getriebegehäuse angeordnet, wobei die Gassenführung, in die der Pin 30 eingreift, mit dem Stellelement 9 beweglich ist. Alternativ ist die Arretierung 10 mit dem Stellelement 9 beweglich, wobei der Pin 30 in eine am Gehäuse oder an einem Schaltdom angeordnete Gassenführung eingreift.
Bezugszeichenliste

1: Schaltvorrichtung
2: Stellelement
2a: Längsmittelachse
3: Kulisse
3a: Kulissenbahn
3b: Anschlag
3c: Anschlag
3d: Anschlag
4: Hebel
5: Hebelführung
6: Schaltfinger
7: Stift
8: Feder
9: Gehäuse
10: Arretierung
11: Mittel
12: Rastelement
13: Wälzkörper
14: Rastbolzen
15: Wälzlager
16: Innengehäuse
17: Boden
18: Sackloch
19: Stößel
20: Ringabsatz
21: freies Ende
22: Zentralausnehmung
23: Außengehäuse
24: Boden
25: Ansatz
26a: Stufe
26b: Stufe
26c: Stufe
27: Formteil
28: Bord
29: Lasche
30: Pin
31: Schalteinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4110555 A1 [0004]
- DE 19805924 A1 [0005]
- EP 1126198 B1 [0006]

Claims

Arretierung (10) zur Lagefixierung eines beweglichen Stellelements (2) eines Fahrzeugschaltgetriebes, umfassend – ein Gehäuse (9, 16, 23), – ein Rastelement (12) zum Verrasten an dem Stellelement (2) und – eine Feder (8), durch die das Rastelement (12) gegenüber dem Stellelement (2) vorspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierung (10) Mittel (11) zur Gassenführung aufweist.
Arretierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (11) als zum Eingriff in eine Schaltkulisse (3) dienender Kulissenstift ausgebildet ist.
Arretierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenstift und das Rastelement (12) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Arretierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierung (10) eine Haltevorrichtung zur Lagefixierung des Kulissenstifts am Gehäuse (9) aufweist.
Arretierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (11) als ein am Boden (17) des Gehäuses (9) angeordnetes Formteil (27) mit einem nach außen weisenden Pin (30) ausgebildet ist.
Arretierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (11) einen Signalgeber für eine Sensorik aufweist.
Arretierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9, 16, 23) als ein Topf ausgebildet ist.
Arretierung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (11) einteilig mit dem Gehäuse (9, 16, 23) ausgebildet ist oder durch eine Ausnehmung (22) im Boden (17, 24) des Topfes in Längsrichtung aus dem Gehäuse (9, 16, 23) hervorsteht.
Arretierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (12) als eine in einer Kugelkalotte wälzgelagerte Rastkugel ausgebildet ist, wobei die Kugelkalotte stirnseitig an einem längsverschiebbar gelagerten Rastbolzen (14) ausgebildet ist.
Arretierung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (11) als ein sich an dem Arretierbolzen (14) abstützender Stößel (19) ausgebildet ist, der innerhalb der als Schraubendruckfeder ausgebildeten Feder (8) angeordnet ist.
Schalteinheit (31) für ein Getriebe mit einem Stellelement (2) und einer Arretierung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Schalteinheit (31) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (31) eine Kulisse (3) für das Mittel (11) der Arretierung (10) aufweist.
Schalteinheit (31) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierung (10) am Stellelement (2) befestigt ist, so dass die Arretierung (10) und das Stellelement (2) relativ zueinander lagefixiert sind.
Schalteinheit (31) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierung (10) bezüglich des Getriebegehäuses fixiert ist.
Schalteinheit (31) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (11) zum Getriebegehäuse lageverschieblich ist.