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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Schalteinheit für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer Schaltwelle und einer Arretierung mit einem gegen eine Rückstellkraft hubbeweglichen Rastelement, das gegen eine an oder auf der Schaltwelle vorgesehene Rastkontur vorspannbar ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Aus
DE 10 2009 058 023 A1 ist eine Schalteinheit bekannt, die unter Verwendung zweier separater Arretierungen definierte Schalt- und Wählkräfte in Verbindung mit dreidimensionalen Rastkonturen erzeugt, um definierte Schaltpositionen anfahren und Gangstellungen zuverlässig erkennen zu können. Üblicherweise ist einer der Arretierung eine Sensoreinrichtung zugeordnet, um aus dem Hub des Rastelements entsprechende Informationen abzuleiten.
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Bei der Schalteinheit aus
DE 10 2009 058 023 A1 kommen unterschiedlich aufgebaute Arretierungen sowie unterschiedlich ausgelegte Rastkonturen zum Einsatz. Die jeweilige Kombination aus Arretierung und Rastkontur erzeugt jeweils unterschiedliche Kräfte. So wird eine Komponente der Schaltkraft über die eine Arretierung mit zugehöriger Rastkontur erzeugt, die andere, additive Komponente der Schaltkraft wird mit der anderen Arretierung und der zugehörigen Rastkontur erzeugt, wobei aus beiden Kraftkomponenten die Gesamtkraft resultiert. Ähnlich verhält es sich mit den Wählkräften. Die Verteilung der Kräfte ist folglich innerhalb der beiden Einheiten aus Arretierung und Rastkontur unterschiedlich, was bedingt, dass einerseits die Arretierungen unterschiedlich aufgebaut sind, andererseits aber auch die Rastkonturen unterschiedlich ausgelegt sind. Dies ist aufwendig, sowohl was die Herstellung der einzelnen Bauteile angeht, als auch deren Montage. Aufgrund der unterschiedlichen Erzeugung und Verteilung der Kräfte ergibt sich ferner ein variierender Kraftverlauf, der auf sich bewegende Schaltelemente wirkt, und der sich auch im Bereich der Lagerung der Schaltwelle auswirkt, wo es zu erhöhter Reibung kommen kann. Aus dem variierenden Kraftverlauf ergibt sich auch eine größere Reibungshysterese, die sich auf den Schaltvorgang nachteilig auswirkt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Schalteinheit anzugeben, die dem gegenüber verbessert ist.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Schalteinheit der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass gegenüberliegend der Arretierung ein Gegenlagerelement vorgesehen ist, über das die Schaltwelle direkt oder indirekt zur Kompensation der über die Arretierung auf die Schaltwelle wirkenden Kräfte abgestützt ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Schalteinheit kommt, anders als im Stand der Technik, nur eine Arretierung mit einer zugeordneten dreidimensionalen Rastkontur zum Einsatz, über welche sowohl die Schalt- als auch die Wählkräfte erzeugt werden. Eine zweite Arretierung, wie im Stand der Technik vorgesehen, und daraus resultierend eine Aufspaltung der jeweils erzeugten Kräfte ist bei der erfindungsgemäßen Schalteinheit nicht vorgesehen. Da nur eine Arretierung nebst zugeordneter Rastkontur, die beispielsweise über ein Rastiersegment, das schaltwellenseitig angeordnet wird, bereits gestellt werden kann, ist der Aufbau wie auch die Montage der erfindungsgemäßen Schalteinheit einfacher.
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Um zu vermeiden, dass aus dem Zusammenwirken der Arretierung mit der Rastkontur einseitig respektive asymmetrisch Kräfte auf die Schaltwelle und deren Lagerung wirken, sieht die Erfindung ferner vor, die Schaltwelle über ein Gegenlagerelement abzustützen. Dieses Gegenlagerelement hat keinerlei Krafterzeugungsfunktion in dem Sinn, dass hierüber etwaige Komponenten der Schalt- oder Wählkraft erzeugt werden. Vielmehr ist das Gegenlagerelement allein zur Kompensation der über die Arretierung auf die Schaltwelle ausgeübten Kräfte vorgesehen, die Schaltwelle wird hierüber abgestützt. Das Gegenlagerelement läuft folglich auf einer radialen Mantelfläche der Schaltwelle oder eines an der Schaltwelle vorgesehenen Bauteils und hat somit keinen Einfluss auf den Schalt- oder Wählvorgang. Dadurch, dass dieses Gegenlagerelement keinen Hub vollziehen muss, kann es sehr einfach aufgebaut und damit sehr kostengünstig ausgeführt werden. Auch ist seine Montage einfach, es ist lediglich an einer geeigneten Position an einem benachbarten Bauteil wie beispielsweise einem Gehäuse oder ähnlichem anzuordnen, wobei ein solcher Sitz relativ einfach beispielsweise gusstechnisch erzeugt werden kann. Eine Durchbrechung oder ähnliches in einem Gehäusebauteil, beispielsweise in einem Schaltdomgehäuse, wie sie im Falle der Anordnung einer Arretierung vorzusehen ist, ist hier nicht nötig.
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Da es durch die Kombination der Arretierung mit dem Gegenlagerelement zu einer idealerweise vollständigen Kraftkompensation kommt, wird folglich eine asymmetrische Beanspruchung der Schaltwelle und insbesondere deren Lagerung vermieden, eine etwaige Reibungshysterese bei den Schalt- und Wählkräften wird stark reduziert bis nahezu vollständig eliminiert. Da das Gegenlagerelement reine Abstützfunktion hat, ist es auch ohne weiteres möglich, die Arretierung und Rastkontur so auszulegen, dass höherer Schalt- oder Wählkräfte erzeugt werden, da auch derartige höhere Kräfte vollständig kompensiert werden können.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung läuft das Gegenlagerelement auf der radialen Mantelfläche der Schaltwelle, ist also unmittelbar auf der Schaltwelle gelagert, was insbesondere dann möglich ist, wenn die Schaltwelle als Hohlwelle ausgeführt ist.
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Alternativ dazu kann das Gegenlagerelement auch auf einem ein die Rastkontur aufweisendes Rastiersegment tragenden hülsenartigen und an der Schaltwelle festgelegten Segmentträger oder einem daran angeordneten, eine Ausgleichskontur aufweisenden Ausgleichssegment laufen. In diesem Fall ist die Schaltwelle als einfache Vollmaterialwelle ausgeführt. An ihr ist ein entsprechender Segmentträger angeordnet, an dem zumindest ein Rastiersegment radial außenliegend angeordnet ist, das an seiner radialen Außenseite die Rastkontur, mit der die Arretierung zusammenwirkt, aufweist. An der gegenüberliegenden Seite dieses hülsenartigen Abschnitts des Segmentträgers kann nun unmittelbar das Gegenlagerelement angreifen, es läuft also auf der zylindrischen Mantelfläche des Segmentträgers. Denkbar wäre es aber auch, dort ein Ausgleichssegment mit einer entsprechenden Ausgleichskontur anzuordnen, auf der das Gegenlagerelement läuft.
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Das Gegenlagerelement selbst besteht zweckmäßigerweise aus einem Halteabschnitt, über den es an einem Drittgegenstand wie beispielsweise einem Gehäuse eines Schaltdoms oder dergleichen befestigt werden kann, sowie aus einem an dem Halteabschnitt angeordneten Laufelement. Der Halteabschnitt kann beispielsweise als einfacher zylindrischer Bolzen oder ähnliches ausgeführt sein, auf seine konkrete Ausgestaltung respektive Geometrie kommt es letztlich nicht an, da er lediglich so ausgelegt sein muss, dass das Gegenlagerelement auf einfache Weise gehäuseseitig befestigt werden kann. Das an ihm angeordnete Laufelement läuft nun unmittelbar auf der entsprechenden Mantelfläche, zur Reibungsminimierung ist es vorzugsweise zumindest an der der Schaltwelle zugewandte Seite halbkugelförmig ausgebildet, so dass die Auflagefläche möglichst gering ist.
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Das Laufelement ist zweckmäßigerweise aus einem Gleitwerkstoff, beispielsweise einem Kunststoff. Es kann aber auch, je nachdem, welcher Art das Material der Mantelfläche, auf der es läuft, ist, auch aus Metall sein, so lange beide Reibpartner möglichst reibungsarm aufeinander laufen.
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Wie beschrieben ist der Drittgegenstand, an dem das Gegenlagerelement und die Arretierung angeordnet sind, zweckmäßigerweise ein Gehäuse eines Schaltdoms, an dem das Gegenlagerelement an einer Wand angeordnet ist, während die Arretierung in einer entsprechenden wandseitigen Durchbrechung aufgenommen ist. Der Abschnitt, an dem das Gegenlagerelement angeordnet ist, ist nicht besonders auszubilden. Der Gegenlagerelementsitz kann wie beschrieben auf einfache Weise gusstechnisch durch eine gehäuseseitige Eintiefung oder ähnliches ausgeformt werden. Gegenüberliegend ist eine entsprechende Durchbrechung vorgesehen, die der Aufnahme der Arretierung dient.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Schalteinheit 1 umfassend eine Schaltwelle 2, die hier als Vollmaterialwelle ausgeführt ist. An ihr ist ein Segmentträger 3 angeordnet, umfassend einen inneren hülsenartigen Abschnitt 4, mit dem er auf die Schaltwelle 2 aufgeschoben und an ihr festgelegt ist. Ferner ist ein äußerer Hülsenabschnitt 5 vorgesehen, an dessen Mantelfläche 6 ein Rastiersegment 7 befestigt ist, das eine dreidimensionale Rastkontur 8 aufweist. Diese dient der definierten und abhängig von der Position der Schaltwelle 2, die axial bewegbar ist, abhängigen Erzeugung von Schalt- und Wählkräften, wozu eine Arretierung 9 vorgesehen ist, die ein Rastelement 10 aufweist. Dieses umfasst im gezeigten Beispiel an seinem freien Ende eine Kugel 11, die auf der dreidimensionalen Rastkontur 8 aufliegt und diese quasi abtastet. Im Inneren des Gehäuses 12 der Arretierung 9 ist, wie gestrichelt gezeigt ist, ein Bolzen 13 vorgesehen, der als Teil des Rastelements 10 über ein Federelement 14, hier eine Schraubenfeder, gegen den Boden 15 des Gehäuses 12 angefedert ist. Das heißt, dass das Rastelement 10 über diese Federlagerung in der Lage ist, einen Hub gegen die von dem Federelement 14 erzeugte Rückstellkraft durchzuführen. Wie hier nur dem Prinzip nach dargestellt ist, ist der Bolzen 13 mit einem Sensorelement 16 verbunden, das die Hubbewegung des Bolzen 13 und damit seine Stellung abtastet, woraus Informationen über die gegebenen Schalt- und Wählkräfte abgegriffen werden, die den Schaltvorgang respektive die Gangwahl beschreiben.
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Infolge der Anfederung werden folglich Radialkräfte auf den Segmentträger 3 und über diesen auf die Schaltwelle 2 gegeben, die sich nachteilig auf die Schaltwelle 2 respektive insbesondere deren Lagerung in einem Gehäuse 17, hier beispielsweise einem Schaltdomgehäuse, auswirken können.
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Um diese Kräfte weitestgehend bzw. bevorzugt vollständig kompensieren zu können, ist ein Gegenlagerelement 18 vorgesehen, das an der gegenüberliegenden Seite der Arretierung 9 angeordnet ist. Dieses Gegenlagerelement 18 dient der Abstützung der Schaltwelle 2 respektive hier des Segmentträgers 3, so dass etwaige über die Arretierung 9 eingeleitete Kräfte über dieses Gegenlagerelement 18 kompensiert werden.
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Das Gegenlagerelement 18 besteht aus einem Halteabschnitt 19, beispielsweise einem zylindrischen Zapfen oder Rohrstück oder ähnlichem, an dem vorspringend ein Laufelement 20, das hier eine halbkugelförmige Außenseite aufweist, angeordnet ist. Dieses Laufelement 20 läuft auf der Mantelfläche 6 des äußeren Hülsenabschnitts 5 des Segmentträgers 3. Es ist bevorzugt unter Berücksichtigung des Materials der Mantelfläche 6 aus einem Material, das gute Gleiteigenschaften aufweist, beispielsweise aus Kunststoff, um eine möglichst geringe Reibung respektive Abrieb zu gewährleisten.
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Infolge der gegenüberliegenden Anordnung des Gegenlagerelements 18 ist es folglich möglich, den Segmentträger 3, der je nach Bewegung der Schaltwelle 2 und konkreter Geometrie der Rastkontur 8 mit variierenden Radialkräften beaufschlagt wird, stets gut abzustützen, so dass die über die Arretierung 9 erzeugten Kräfte kompensiert werden können. Die Lagerung der Schaltwelle 2 wird folglich hierüber nahezu lastfrei gestellt, das heißt, dass sich die Radialkräfte nicht nachteilig auf die Lagerung auswirken. Auch kann die Reibungshysterese bei den erzeugten Schalt- und Wählkräften stark reduziert werden.
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Das Gegenlagerelement 18 ist, wie in der Prinzipskizze gezeigt, an einer Wand 21 des Gehäuses 17 angeordnet, wozu lediglich ein einfacher Sitz 22, dessen Form der Kontur des Halteabschnitts 19 entspricht, ausgeformt ist. In respektive an diesem Sitz 22 ist das Gegenlagerelement 18 angeordnet.
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An der gegenüberliegenden Wand 23 des Gehäuses 17 ist zur Aufnahme der Arretierung eine Durchbrechung 24, die dem Querschnitt der Form des Gehäuses 12 entspricht, ausgebildet, in welche Durchbrechung 24 die Arretierung 9 eingesetzt und fixiert ist.
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Insgesamt ist die erfindungsgemäße Schalteinheit, verglichen mit bekannten Schalteinheiten, wesentlich einfacher ausgeführt, da lediglich eine Arretierung zur Erzeugung der Wähl- und Schaltkräfte vorgesehen ist. Das Gegenlagerelement 18 erzeugt demgegenüber keine Wähl- und Schaltkräfte, es dient lediglich der Kompensation der über die Arretierung 9 erzeugten Kräfte. Es muss keinen Hub vollziehen, sondern lediglich abstützen, weshalb es sehr einfach aufgebaut und kostengünstig ausgeführt werden kann. Sein Laufelement 20 läuft direkt auf einer radial ausgeformten Kontur, bevorzugt, siehe das Ausführungsbeispiel, direkt auf der Mantelfläche des kreisrunden Segmentträgers 3. Die gegenüberliegende Anordnung von Arretierung 9 und Gegenlagerelement 18 und damit die Ausrichtung der Wirkkräfte führt zu einer starken Reduzierung bzw. Aufhebung der auf die Schaltwelle 2 und damit deren Lagerung einwirkenden Kräfte, woraus sich eine starke Reduzierung der Reibungshysterese bei den Schalt- und Wählkräften ergibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schalteinheit
- 2
- Schaltwelle
- 3
- Segmentträger
- 4
- Abschnitt
- 5
- Hülsenabschnitt
- 6
- Mantelfläche
- 7
- Rastiersegment
- 8
- Rastierkontur
- 9
- Arretierung
- 10
- Rastelement
- 11
- Kugel
- 12
- Gehäuse
- 13
- Bolzen
- 14
- Federelement
- 15
- Boden
- 16
- Sensorelement
- 17
- Gehäuse
- 18
- Gegenlagerelement
- 19
- Halteabschnitt
- 20
- Laufelement
- 21
- Wand
- 22
- Sitz
- 23
- Wand
- 24
- Durchbrechung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009058023 A1 [0002, 0003]
