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Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes, mit mindestens einer axial verschiebbaren Schaltstange und einem endseitig an der Schaltstange befestigten Stellkolben eines hydraulischen oder pneumatischen Stellzylinders, wobei der Stellkolben in einer Zylinderbohrung des Stellzylinders axialbeweglich geführt und zur Abdichtung eines Druckraumes an seinem Außenumfang mit mindestens einem Dichtring versehen ist.
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Zur Schaltung der Gänge von in Vorgelegebauweise ausgeführten Schaltgetrieben werden häufig Schaltstangen verwendet, die achsparallel zu den Getriebewellen angeordnet und jeweils mit einer starr befestigten Schaltgabel versehen sind, oder über einen Mitnehmer mit einer schwenkbaren Schaltschwinge in Stellverbindung stehen. Die Schaltgabeln oder Schaltschwingen sind jeweils mit einer Schaltmuffe einer auf einer Getriebewelle angeordneten Kupplungseinheit in Eingriff, die jeweils die Gangkupplungen von zumeist zwei zugeordneten Gängen umfasst. Mittels der Gangkupplungen sind Losräder der zugeordneten Gangradsätze mit der betreffenden Getriebewelle drehfest koppelbar beziehungsweise von dieser entkoppelbar sind. Durch eine Axialverschiebung einer Schaltstange kann die zugeordnete Kupplungseinheit somit in zwei äußere Schaltstellungen, in denen jeweils einer der beiden zugeordneten Gänge eingelegt ist, und in eine mittlere Neutralstellung, in der beide zugeordneten Gänge ausgelegt sind, verschoben werden. Bei automatisierten Schaltgetrieben können die Schaltschienen mittels einfachwirksame oder doppeltwirksame Stellzylinder betätigt werden, deren Zylinderbohrungen üblicherweise in einer Gehäusewand des Getriebegehäuses angeordnet sind, und deren Stellkolben endseitig an der jeweiligen Schaltstange befestigt sind.
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In der
DE 195 43 646 A1 ist eine gattungsgemäße Schaltvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes beschrieben, bei welcher der Stellkolben mittels einer Zentralbohrung radial spielfrei auf einem endseitigen, mit einem Außengewinde versehenen Zylinderschaft der Schaltstange angeordnet ist, axial innen an einer Anschlagfläche der Schaltstange anliegt, und axial außen mittels einer selbstsichernden Mutter auf dem Zylinderschaft fixiert ist.
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Bei einer ähnlichen Schaltvorrichtung gemäß der
DE 10 2011 003 323 A1 ist der Stellkolben ebenfalls mit seiner Zentralbohrung radial spielfrei auf einem endseitigen Zylinderschaft der Schaltstange angeordnet und liegt axial innen an einer Anschlagfläche der Schaltstange an. Der Stellkolben ist nun jedoch axial außen mittels eines in eine Sicherungsnut des Zylinderschafts eingesetzten Sicherungsrings und einer zwischen dem Sicherungsring und einer äußeren Stirnwand des Stellkolbens angeordneten Stützscheibe axial fixiert.
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Eine starre, also axial und radial spielfreie Befestigung des Stellkolbens an einem Ende der Schaltstange entsprechend den beiden genannten Schaltvorrichtungen hat jedoch den Nachteil, dass der Stellkolben zwangsläufig alle Bewegungen des betreffenden Schaltstangenendes mitmacht. Da die Einleitung von Synchronisations- und Schaltkräften von der Schaltstange über die betreffende Schaltgabel oder Schaltschwinge in die Kupplungseinheit aber exzentrisch erfolgt, führen die Reaktionskräfte zu einer mehr oder weniger starken Durchbiegung der Schaltstange. Aufgrund dieser Durchbiegung werden die Schaltstangenenden einseitig radial ausgelenkt, wodurch ein Ringspalt zwischen dem Außenumfang des Stellkolbens und der Innenwand des Stellzylinders einseitig verengt sowie radial gegenüberliegend erweitert wird. Ein am Außenumfang des Stellkolbens zum Beispiel in einer Ringnut angeordneter elastischer Dichtring wird dadurch einseitig zusammengedrückt, und er soll radial gegenüberliegend den vergrößerten Ringspalt verschließen und damit abdichten. Bei einer vergleichsweise starken Belastung der Schaltstange und einer entsprechend großen radialen Auslenkung der Schaltstangenenden kommt es somit zu einer hohen mechanischen Beanspruchung der Dichtringe. Insbesondere bei niedrigen Temperaturen, insbesondere unter Kaltstartbedingungen im Winter, reicht die reduzierte Elastizität der Dichtringe gegebenenfalls nicht aus, um den radial einseitig erweiterten Ringspalt abzudichten.
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Aus der
DE 102 60 425 A1 ist eine Schaltvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes bekannt, bei welcher ein Führungslager der Schaltstange sowie der Stellkolben eines Stellzylinders miteinander kombiniert und axial benachbart in einer Zylinderbuchse angeordnet sind. Die Innenwand der Zylinderbuchse bildet zugleich die Lauffläche für das Führungslager als auch die Zylinderwand für den Stellzylinder. Der Stellkolben ist über formschlüssig ineinander greifende Befestigungselemente, wie in eine Ringnut des Stellkolbens eingreifende Blechnasen oder Drahtbügel, flexibel an einer Innenhülse des Führungslagers befestigt, die ihrerseits auf das Schaltstangenende aufgeschoben und verrastet ist. Durch die flexible, also axial und radial begrenzt bewegliche Verbindung mit der Innenhülse des Führungslagers kann der Stellkolben eine radiale Verschiebung des Schaltstangenendes ausgleichen. Da die Befestigungselemente aber keine großen Zugkräfte übertragen können, ist diese bekannte Befestigung des Stellkolbens an dem Schaltstangenende nur für einen einfach wirksamen Stellzylinder geeignet, bei dem sich der Stellkolben unter der Wirkung einer Druckkraft des Stellzylinders an der Innenhülse des Führungslagers abstützt.
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In der
DE 10 2006 037 210 A1 ist dagegen eine Schaltvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes beschrieben, bei welcher der Stellkolben eines Stellzylinders über einen inneren Ringsteg axial und radial spielbehaftet in der äußeren Ringnut eines Dichtrings geführt ist. Der Dichtring ist in eine am Schaltstangenende angeordnete Ringnut eingelegt und durch ein Abschlussstück axial fixiert. Durch seine spielbehaftete Lagerung kann der Stellkolben zwar eine radiale Verschiebung des Schaltstangenendes ausgleichen, da der Dichtring aber die jeweilige Druckkraft des Stellzylinders zwischen dem Stellkolben und der Schaltstange überträgt, wird der Dichtring stark belastet. Aufgrund des Axialspiels und der Elastizität des Dichtrings ergeben sich zudem eine relativ große Hysterese und somit allgemein schlechte Steuerungseigenschaften dieser bekannten Schaltvorrichtung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der die endseitige Befestigung des Stellkolbens an der Schaltstange einen Ausgleich von radialen Verschiebungen des Schaltstangenendes ermöglicht, ohne die Nachteile der beiden vorgenannten Schaltvorrichtungen aufzuweisen.
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Diese Aufgabe ist durch eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
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Die Erfindung geht demnach aus von einer Schaltvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes, die mindestens eine axial verschiebbare Schaltstange und einen endseitig an der Schaltstange befestigten Stellkolben eines hydraulischen oder pneumatischen Stellzylinders aufweist. Der Stellkolben ist in einer Zylinderbohrung des Stellzylinders axialbeweglich geführt und zur Abdichtung eines Druckraumes an seinem Außenumfang mit mindestens einem Dichtring versehen. Zum Ausgleich einer radialen Verschiebung des Schaltstangenendes ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Stellkolben über eine Führungshülse axial gleitbeweglich in der Zylinderbohrung des Stellzylinders geführt sowie über eine Nabe-Welle-Verbindung mit dem Schaltstangenende der Schaltstange verbunden ist. Die Nabe-Welle-Verbindung umfasst ein mit dem Stellkolben oder dem Schaltstangenende verbundenes Nabenelement und ein mit dem Schaltstangenende oder dem Stellkolben verbundenes Wellenelement, die mit geringem Axialspiel und mit größerem Radialspiel formschlüssig miteinander verbunden sind.
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Durch die axial gleitbewegliche Führung über die Führungshülse wird der Stellkolben radial zentriert in der Zylinderbohrung des Stellzylinders gehalten, wodurch der Ringspalt zwischen dem Stellkolben und der Zylinderbohrung weitgehend konstant gehalten und der mindestens eine Dichtring mechanisch kaum belastet wird. Durch die radial spielbehaftete Verbindung des Stellkolbens mit dem Schaltstangenende über die genannte Nabe-Welle-Verbindung werden radiale Auslenkungen des Schaltstangenendes nicht auf den Stellkolben übertragen, sondern aufgrund der zentrierten Führung des Stellkolbens in der Zylinderbohrung des Stellzylinders ausgeglichen. Das erwähnte geringe Axialspiel der Nabe-Welle-Verbindung ist erforderlich, um die radiale Beweglichkeit des Stellkolbens gegenüber dem Schaltstangenende und damit den Ausgleich einer radialen Auslenkung des Schaltstangenendes unter allen Betriebstemperaturen zu ermöglichen.
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Um die vorgesehene Entkoppelung des Stellkolbens von dem Schaltstangenende zu erreichen, liegt das Axialspiel zwischen dem Nabenelement und dem Wellenelement bevorzugt im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,5 mm, wogegen das Radialspiel zwischen dem Nabenelement und dem Wellenelement im Bereich zwischen 1,2 mm und 2,2 mm liegt.
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Die Führungshülse, über welche der Stellkolben zentriert axial gleitbeweglich in der Zylinderbohrung des Stellzylinders geführt wird, ist gemäß einer bevorzugten Konstruktion in eine radial äußere Lagernut des Stellkolbens eingesetzt und besteht bevorzugt aus einem verschleißfesten sowie reibungsarmen Kunststoff, wie zum Beispiel Polyamid (PA), Polyphtalamid (PPA) oder Polyphenylensulfit (PPS).
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Schaltvorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung ist der Stellkolben axial und radial spielfrei mit einem zentral angeordneten zylindrischen Lagerbolzen verbunden, der mit einem inneren Lagerschaft radial spielbehaftet in einer zentralen Lagerbohrung des Schaltstangenendes geführt ist, mit einer inneren radialen Anschlagfläche axial an der äußeren Stirnfläche des Schaltstangenendes anliegt, und über einen in eine Ringnut des Lagerschafts eingesetzten Sicherungsring an einer äußeren Stirnfläche einer Innennut der Lagerbohrung gehalten wird.
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Bei dieser Verbindung des Stellkolbens mit dem Schaltstangenende bildet das mit der Lagerbohrung versehene Schaltstangenende das Nabenelement und der spielfrei mit dem Stellkolben verbundene Lagerbolzen das Wellenelement der Naben-Wellen-Verbindung.
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Das Axialspiel zwischen dem Lagerbolzen und dem Schaltstangenende ist bei dieser Verbindung des Stellkolbens mit dem Schaltstangenende über den axialen Abstand der inneren Anschlagfläche des Lagerbolzens von der Ringnut des Lagerschafts einstellbar. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen wird der mit der inneren Anschlagfläche versehene Abschnitt des Lagerbolzens zunächst mit axialem Übermaß hergestellt, und die innere Anschlagfläche dann nach der Vermessung der Bauteile, beispielsweise durch Abschleifen, auf das Sollmaß abgetragen. Das für den Ausgleich einer radialen Auslenkung des Schaltstangenendes vorgesehene Radialspiel zwischen dem Stellkolben und dem Schaltstangenende ergibt sich durch einen entsprechend größeren Durchmesser der Lagerbohrung des Schaltstangenendes gegenüber dem radial benachbarten Lagerschaft des Lagerbolzens.
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In einer bevorzugten ersten Variante der genannten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist vorgesehen, dass der Stellkolben über eine zentrale Befestigungsbohrung mit einer geringen Spielpassung oder mit einer leichten Presspassung auf einem äußeren Befestigungsschaft des Lagerbolzens befestigt ist, dass der Stellkolben mit einer axial inneren Stirnfläche an einer äußeren radialen Anschlagfläche des Lagerbolzens anliegt, und dass der Stellkolben an einer axial äußeren Stirnfläche über einen in eine Ringnut des Befestigungsschaftes eingesetzten Sicherungsring und eine zwischen der äußeren Stirnfläche sowie dem Sicherungsring angeordneten Stützscheibe axial fixiert ist. Bei dieser Verbindung des Stellkolbens mit dem Lagerbolzen ist der Stellkolben als Druckguss- oder Drehbauteil aus Leichtmetall hergestellt, während der Lagerbolzen bevorzugt aus Stahl besteht.
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Da bei dieser Verbindung des Stellkolbens mit dem Lagerbolzen eine Abdichtung des Zwischenraums erfolgen sollte, ist der Ringspalt zwischen der Befestigungsbohrung des Stellkolbens und dem Befestigungsschaft des Lagerbolzens bevorzugt durch einen in eine Ringnut des Befestigungsschaftes eingesetzten Dichtring abgedichtet.
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In einer zweiten Variante der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist vorgesehen, dass der Stellkolben über eine zentrale Befestigungsbohrung in dem Stellkolben mit einer starken Presspassung auf einem äußeren Befestigungsschaft des Lagerbolzens befestigt ist, und dass der Stellkolben mit einer axial inneren Stirnfläche an einer äußeren radialen Anschlagfläche des Lagerbolzens anliegt.
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Auch bei dieser Verbindung des Stellkolbens mit dem Lagerbolzen kann der Stellkolben als Druckgussbauteil oder als Drehbauteil aus Leichtmetall hergestellt sein, wogegen der Lagerbolzen ebenfalls bevorzugt aus Stahl besteht. Eine axiale Fixierung oder Sicherung des Stellkolbens auf dem Befestigungsschaft des Lagerbolzens ist bei dieser Verbindung des Stellkolbens mit dem Lagerbolzen wegen der starken Presspassung nicht erforderlich, wodurch der Herstellungs- und Montageaufwand gegenüber der ersten Variante reduziert ist. Zudem ist bei dieser Verbindungsart keine Abdichtung des Ringspalts erforderlich.
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Bei einer dritten Variante der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist vorgesehen, dass der Stellkolben einstückig mit dem Lagerbolzen verbunden ist. Bei dieser einstückigen Ausführung des Stellkolbens und des Lagerbolzens wird das betreffende Bauteil bevorzugt aus Stahl hergestellt. Gegenüber der ersten und zweiten Variante ist dadurch der Herstellungs- und Montageaufwand deutlich weiter reduziert.
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Gemäß einer zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist der Stellkolben als eine zylindrische Hülse ausgebildet und über einen inneren Ringsteg radial spielbehaftet auf einem zylindrischen Führungsschaft einer Führungsbuchse geführt, die axial und radial spielfrei auf dem Schaltstangenende befestigt ist. Der Ringsteg des Stellkolbens liegt dabei axial einseitig an einer radialen Anschlagfläche der Führungsbuchse an und ist axial gegenüberliegend über einen in eine Ringnut des Führungsschaftes eingesetzten Sicherungsring sowie eine zwischen dem Ringsteg und dem Sicherungsring angeordnete Stützscheibe axial fixiert.
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Bei dieser Verbindung des Stellkolbens mit dem Schaltstangenende bildet der Stellkolben das Nabenelement und die spielfrei mit dem Schaltstangenende verbundene Führungsbuchse das Wellenelement der Naben-Wellen-Verbindung.
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Das Axialspiel zwischen dem Stellkolben und der Führungsbuchse ist bei dieser Verbindung des Stellkolbens mit dem Schaltstangenende über die axiale Dicke der Stützscheibe einstellbar. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen wird nach der Vermessung der Bauteile eine Stützscheibe mit der passenden Dicke verwendet. Das für den Ausgleich einer radialen Auslenkung des Schaltstangenendes vorgesehene Radialspiel zwischen dem Stellkolben und dem Schaltstangenende ergibt sich durch einen entsprechend größeren Innendurchmesser des Ringstegs des Stellkolbens gegenüber der zugeordneten Oberfläche an dem radial benachbarten Führungsschaft der Führungsbuchse.
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Da bei dieser Verbindung des Stellkolbens mit der Führungsbuchse eine Abdichtung des Zwischenraums erfolgen sollte, ist der axiale Ringspalt zwischen dem Ringsteg des Stellkolbens und der Anschlagfläche der Führungsbuchse bevorzugt durch einen in eine angrenzende Ringnut der Führungsbuchse eingesetzten Dichtring abgedichtet.
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In einer bevorzugten ersten Variante der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist vorgesehen, dass die Führungsbuchse über eine zentrale Befestigungsbohrung der Führungsbuchse mit einer geringen Spielpassung oder mit einer leichten Presspassung auf einem Befestigungsschaft des Schaltstangenendes befestigt ist, dass die Führungsbuchse mit einer axial inneren Stirnfläche an einer radialen Anschlagfläche des Schaltstangenendes anliegt, und dass die Führungsbuchse an einer axial äußeren Stirnfläche über einen in eine Ringnut des Befestigungsschaftes eingesetzten Sicherungsring und eine zwischen der äußeren Stirnfläche und dem Sicherungsring angeordnete Stützscheibe axial fixiert ist. Bei dieser Verbindung der Führungsbuchse mit dem Schaltstangenende können sowohl der Stellkolben als auch die Führungsbuchse als Druckgussbauteile oder als Drehbauteile aus Leichtmetall hergestellt sein.
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Da bei dieser Verbindung der Führungsbuchse mit dem Schaltstangenende eine Abdichtung des Zwischenraums erfolgen sollte, ist der Ringspalt zwischen der Befestigungsbohrung der Führungsbuchse und dem Befestigungsschaft des Schaltstangenendes bevorzugt durch einen in eine Ringnut des Befestigungsschaftes eingesetzten Dichtring abgedichtet.
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In einer zweiten Variante der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist vorgesehen, dass die Führungsbuchse über eine zentrale Befestigungsbohrung in der Führungsbuchse mit einer starken Presspassung auf einem Befestigungsschaft des Schaltstangenendes befestigt ist, und dass die Führungsbuchse mit einer axial inneren Stirnfläche an einer äußeren radialen Anschlagfläche des Schaltstangenendes anliegt. Auch bei dieser Verbindung der Führungsbuchse mit dem Schaltstangenende können der Stellkolben und die Führungsbuchse als Druckgussbauteil oder Drehbauteile aus Leichtmetall hergestellt sein. Eine axiale Fixierung oder Sicherung der Führungsbuchse auf dem Befestigungsschaft des Schaltstangenendes ist bei dieser Verbindung der Führungsbuchse mit dem Schaltstangenende wegen der starken Presspassung nicht erforderlich, wodurch der Herstellungs- und Montageaufwand gegenüber der ersten Variante reduziert ist. Zudem ist bei dieser Verbindungsart keine Abdichtung des Ringspalts erforderlich.
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Bei einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist vorgesehen, dass der Stellkolben über eine zentrale Lagerbohrung im Stellkolben radial spielbehaftet auf einem zylindrischen Lagerschaft des Schaltstangenendes geführt ist, dass der Stellkolben mit einer axial inneren Stirnfläche an einer äußeren radialen Anschlagfläche des Schaltstangenendes anliegt, und dass der Stellkolben an einer axial äußeren Stirnfläche über einen in eine Ringnut des Lagerschaftes eingesetzten Sicherungsring sowie eine zwischen der äußeren Stirnfläche und dem Sicherungsring angeordnete Stützscheibe axial fixiert ist.
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Bei dieser Verbindung des Stellkolbens mit dem Schaltstangenende bildet der mit der Lagerbohrung versehene Stellkolben das Nabenelement und das mit dem Lagerschaft versehene Schaltstangenende das Wellenelement der Naben-Wellen-Verbindung. Der Stellkolben kann bei dieser Verbindungsart als Druckgussbauteil oder als Drehbauteil aus Leichtmetall hergestellt sein.
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Das Axialspiel zwischen dem Stellkolben und dem Schaltstangenende ist bei dieser Verbindung über die Dicke der Stützscheibe einstellbar. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen wird nach der Vermessung der Bauteile eine Stützscheibe mit der passenden Dicke verwendet. Das für den Ausgleich einer radialen Auslenkung des Schaltstangenendes vorgesehene Radialspiel zwischen dem Stellkolben und dem Schaltstangenende ergibt sich durch einen entsprechend größeren Durchmesser der Lagerbohrung des Stellkolbens gegenüber der zugeordneten Oberfläche des radial benachbarten Lagerschafts des Schaltstangenendes.
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Da bei dieser Verbindung des Stellkolbens mit dem Schaltstangenende eine Abdichtung des Zwischenraums erfolgen sollte, ist der Ringspalt zwischen der Lagerbohrung des Stellkolbens und dem Lagerschaft des Schaltstangenendes bevorzugt durch einen in eine Ringnut des Lagerschaftes eingesetzten Dichtring abgedichtet.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt
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1 eine erste Variante einer ersten Ausführungsform einer Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung in einem Längsmittelschnitt,
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2 eine zweite Variante der ersten Ausführungsform einer Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung in einem Längsmittelschnitt,
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3 eine dritte Variante der ersten Ausführungsform einer Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung in einem Längsmittelschnitt,
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4 eine erste Variante einer zweiten Ausführungsform einer Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung in einem Längsmittelschnitt,
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5 eine zweite Variante der zweiten Ausführungsform einer Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung in einem Längsmittelschnitt, und
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6 eine dritte Ausführungsform einer Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung in einem Längsmittelschnitt.
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Eine in 1 in einem Längsmittelschnitt ausschnittweise abgebildete erste Variante einer ersten Ausführungsform einer Schaltvorrichtung 1.1 umfasst eine axial verschiebbare Schaltstange 4 mit einem Schaltstangenende 5 und einen an dem Schaltstangenende 5 befestigten Stellkolben 7.1 eines hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Stellzylinders 6. Die Schaltstange 4 ist über eine Gleitlagerbuchse 8 axialbeweglich in einer Lagerbohrung 9 gelagert. Der vorliegend doppeltwirksam ausgebildete Stellzylinder 6 weist eine gehäusefeste Zylinderbohrung 10 auf, deren Rauminhalt durch den Stellkolben 7.1 in einen axial äußeren Druckraum 11 und einen axial inneren Druckraum 12 unterteilt ist. Der Stellkolben 7.1 ist über eine Führungshülse 13, die in eine äußere Lagernut des Stellkolbens 7.1 eingesetzt ist und aus einem verschleißfesten sowie reibungsarmen Kunststoff besteht, axial gleitbeweglich und somit radial zentriert in der Zylinderbohrung 10 des Stellzylinders 6 geführt. Zur gegenseitigen Abdichtung der beiden Druckräume 11, 12 ist der Stellkolben 7.1 an seinem Außenumfang mit zwei jeweils in eine Ringnut eingesetzte und als Radialdichtringe ausgebildete Dichtringe 14, 15 versehen. Die Lagerbohrung 9 ist außen durch einen Deckel 16 verschlossen, der zur Abdichtung des axial äußeren Druckraumes 11 mit einem in eine Ringnut eingesetzten und als O-Ring ausgebildeten Dichtring 17 versehen ist. Zur Abdichtung des inneren Druckraums 12 gegenüber einem Gehäuseinnenraum ist ein aus einem flexiblen Material bestehender Dichtring 18 in einen zwischen der Zylinderbohrung 10 und der Lagerbohrung 9 angeordneten Dichtungssitz 19 eingesetzt.
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Der Stellkolben 7.1 ist axial und radial spielfrei mit einem radial zentral angeordneten zylindrischen Lagerbolzen 20.1 verbunden, der mit einem inneren Lagerschaft 21 radial spielbehaftet in einer zentralen Lagerbohrung 25 des Schaltstangenendes 5 geführt ist. Der Lagerbolzen 20.1 liegt mit seiner axial inneren radialen Anschlagfläche 22 an einer axial äußeren radialen Stirnfläche 24 des Schaltstangenendes 5 an und wird über einen in eine Ringnut 23 des Lagerschafts 21 eingesetzten Sicherungsring 28 an einer äußeren Stirnfläche 27 einer Innennut 26 der Lagerbohrung 25 gehalten.
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Der Durchmesser der Lagerbohrung 25 des Schaltstangenendes 5 ist bei diesem Ausführungsbeispiel um etwa 2 mm größer als der Durchmesser des radial benachbarten Lagerschaftes 21 des Lagerbolzens 20.1, wodurch eine radiale Auslenkung des Schaltstangenendes 5 durch eine radiale Gleitbewegung der axial äußeren Stirnfläche 24 des Schaltstangenendes 5 gegenüber der axial inneren Anschlagfläche 22 des Lagerbolzens 20.1 und des Sicherungsrings 28 in der Ringnut 23 des Lagerschafts 21 ausgeglichen werden kann. Das hierzu erforderliche minimale Axialspiel von etwa 0,2 mm zwischen dem Lagerbolzen 20.1 und dem Schaltstangenende 5 ist bei dieser Verbindung des Stellkolbens 7.1 mit dem Schaltstangenende 5 über den axialen Abstand A der axial inneren Anschlagfläche 22 des Lagerbolzens 20.1 von der Ringnut 23 des Lagerschafts 21 einstellbar. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen wird der die axial innere Anschlagfläche 22 aufweisende Ringsteg 29 des Lagerbolzens 20.1 zunächst mit axialem Übermaß hergestellt, und die axial innere Anschlagfläche 22 wird dann nach der Vermessung der Bauteile beispielsweise durch Abschleifen auf das Sollmaß abgetragen.
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Bei der vorliegenden ersten Variante der ersten Ausführungsform der Schaltvorrichtung 1.1 ist der Stellkolben 7.1 über seine zentrale Befestigungsbohrung 30.1 mit einer geringen Spielpassung oder mit einer schwachen Presspassung auf einem äußeren Befestigungsschaft 33.1 des Lagerbolzens 20.1 befestigt. Zudem liegt der Stellkolben 7.1 mit einer axial inneren Stirnfläche 31.1 an einer äußeren radialen Anschlagfläche 34 des Lagerbolzens 20.1 an. Außerdem ist der Stellkolben 7.1 mit seiner axial äußeren Stirnfläche 32 über einen in eine Ringnut 35 des Befestigungsschaftes 33.1 eingesetzten Sicherungsring 37 und eine zwischen der axial äußeren Stirnfläche 32 und dem Sicherungsring 37 angeordnete Stützscheibe 38 axial fixiert. Der Ringspalt zwischen der Befestigungsbohrung 30.1 des Stellkolbens 7.1 und dem Befestigungsschaft 33.1 des Lagerbolzens 20.1 ist durch einen in eine Ringnut 36 des Befestigungsschaftes 33.1 eingesetzten Dichtring 39 abgedichtet.
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Um eine Demontage des Stellkolbens 7.1 zu erleichtern, ist dieser mit einer kreissegmentförmigen axialen Erweiterung 40 versehen, die eine radial äußere Demontagenut 41 zum Ansetzen eines Ausziehwerkzeugs aufweist. Somit kann der Stellkolben 7.1 nach der Demontage des Deckels 16 und des Sicherungsrings 37 mit einem in die Demontagenut 41 eingesetzten Ausziehwerkzeug von dem Befestigungsschaft 33.1 des Lagerbolzens 20.1 abgezogen werden, zum Beispiel um die Führungshülse 13 und/oder die bedien radial äußeren Dichtringe 14, 15 zu erneuern. Möglich ist damit jedoch auch das Herausziehen der gesamten Schaltstange 4, wobei der Sicherungsring 37 dann eingesetzt bleibt, und die gegebenenfalls vorhandene Verbindung der Schaltstange 4 mit einer Schaltgabel zuvor gelöst werden muss.
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Die in 2 in einem Längsmittelschnitt ausschnittweise abgebildete zweite Variante der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1.2 unterscheidet sich von der ersten Variante nach 1 nur dadurch, dass der Stellkolben 7.2 nun über seine zentrale Befestigungsbohrung 30.2 mit einer starken Presspassung auf einem äußeren Befestigungsschaft 33.2 des Lagerbolzens 20.2 befestigt ist, und mit einer axial inneren Stirnfläche 31.2 an der äußeren radialen Anschlagfläche 34 des Lagerbolzens 20.2 anliegt. Hierdurch sind weitere Vorkehrungen und Bauteile zur axialen Fixierung des Stellkolbens 7.2 auf dem Befestigungsschaft 33.2 sowie zur Abdichtung des Ringspaltes zwischen der Befestigungsbohrung 30.2 des Stellkolbens 7.2 und des Befestigungsschaftes 33.2 des Lagerbolzens 20.2 nicht erforderlich. Nachteilig kann der Stellkolben 7.2 bei dieser Verbindung des Stellkolbens 7.2 mit dem Lagerbolzen 20.2 jedoch nur zusammen mit der gesamten Schaltstange 4 demontiert werden.
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Eine in 3 in einem Längsmittelschnitt ausschnittweise abgebildete dritte Variante der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1.3 unterscheidet sich von der ersten Variante nach 1 und von der zweiten Variante nach 2 dadurch, dass der Stellkolben 7.3 und der Lagerbolzen 20.3 nun einstückig ausgeführt sind, also ein gemeinsam hergestelltes Bauteil bilden. Auch hier sind wie bei der zweiten Variante gemäß 2 keine weiteren Vorkehrungen und Bauteile zur axialen Fixierung und Abdichtung des Stellkolbens 7.3 gegenüber dem Lagerbolzen 20.3 erforderlich. Zur Erzielung der erforderlichen Festigkeit des Lagerbolzens 20.3 kann jedoch die Herstellung des gemeinsamen Bauteils 7.3, 20.3 aus Stahl erforderlich sein, was mit einem relativ hohen Gewicht verbunden ist. Ebenso kann der Stellkolben 7.3 bei dieser Verbindung des Stellkolbens 7.3 mit dem Lagerbolzen 20.3 auch nur zusammen mit der gesamten Schaltstange 4 demontiert werden.
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Die in 4 in einem Längsmittelschnitt ausschnittweise abgebildete erste Variante einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 2.1 unterscheidet sich von den Varianten der ersten Ausführungsform gemäß den 1 bis 3 bei gleicher Funktion und ähnlichem Aufbau dadurch, dass der Stellkolben 47 nun als eine zylindrische Hülse ausgebildet ist. Der Stellkolben 47 ist dabei über einen radial nach Innen ragenden Ringsteg 48 radial spielbehaftet auf einem zylindrischen Führungsschaft 50 einer Führungsbuchse 49.1 geführt, wobei die Führungsbuchse 49.1 axial und radial spielfrei auf dem Schaltstangenende 45.1 der Schaltstange 44.1 befestigt ist. Der Ringsteg 48 des Stellkolbens 47 liegt axial einseitig an einer radialen Anschlagfläche 51 der Führungsbuchse 49.1 an, und ist axial gegenüberliegend über einen in eine Ringnut 52 des Führungsschaftes 50 eingesetzten Sicherungsring 54 sowie eine zwischen dem Ringsteg 48 und dem Sicherungsring 54 angeordnete Stützscheibe 55 axial fixiert. Der axiale Ringspalt zwischen dem Ringsteg 48 des Stellkolbens 47 und der Anschlagfläche 51 der Führungsbuchse 49.1 ist durch einen in eine angrenzende Ringnut 53 der Führungsbuchse 49.1 eingesetzten Dichtring 56 abgedichtet.
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Der Innendurchmesser des Ringstegs 48 des Stellkolbens 47 ist bei diesem Beispiel um etwa 2 mm größer als der Durchmesser des radial benachbarten Führungsschaftes 50 der Führungsbuchse 49.1, wodurch eine radiale Auslenkung des Schaltstangenendes 45.1 durch eine radiale Gleitbewegung der Anschlagfläche 51 der Führungsbuchse 49.1 und der Stützscheibe 55 gegenüber dem Ringsteg 48 des Stellkolbens 47 ausgeglichen werden kann. Das hierzu erforderliche minimale Axialspiel von etwa 0,2 mm zwischen dem Stellkolben 47 und der Führungsbuchse 49.1 ist bei dieser Verbindung des Stellkolbens 47 mit dem Schaltstangenende 45.1 über die Dicke d1 der Stützscheibe 55 einstellbar. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen wird nach der Vermessung der Bauteile einfach eine Stützscheibe 55 mit der passenden Dicke d1 verwendet.
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In der vorliegenden ersten Variante der zweiten Ausführungsform der Schaltvorrichtung 2.1 ist die Führungsbuchse 49.1 über ihre zentrale Befestigungsbohrung 57.1 mit einer geringen Spielpassung oder mit einer leichten Presspassung auf einem Befestigungsschaft 60.1 des Schaltstangenendes 45.1 befestigt. Zudem liegt die Führungsbuchse 49.1 mit einer axial inneren Stirnfläche 58 an einer äußeren radialen Anschlagfläche 61 des Schaltstangenendes 45.1 an, und ist an einer axial äußeren Stirnfläche 59 über einen in eine Ringnut 62 des Befestigungsschaftes 60.1 eingesetzten Sicherungsring 64 sowie eine zwischen der äußeren Stirnfläche 59 und dem Sicherungsring 64 angeordnete Stützscheibe 65 axial fixiert. Der Ringspalt zwischen der Befestigungsbohrung 57.1 der Führungsbuchse 49.1 und dem Befestigungsschaft 60.1 des Schaltstangenendes 45.1 ist durch einen in eine Ringnut 63 des Befestigungsschaftes 60.1 eingesetzten Dichtring 66 abgedichtet.
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Um eine Demontage des Stellkolbens 47 zusammen mit der Führungsbuchse 49.1 zu erleichtern, ist die Führungsbuchse 49.1 mit einer kreissegmentförmigen axialen Erweiterung 67 versehen, die eine radial äußere Demontagenut 68 zum Ansetzen eines Ausziehwerkzeugs aufweist. Somit kann die Führungsbuchse 49.1 nach der Demontage des Deckels 16 und des Sicherungsrings 64 zusammen mit dem Stellkolben 47 mit einem in die Demontagenut 68 eingesetzten Ausziehwerkzeug von dem Befestigungsschaft 60.1 des Schaltstangenendes 45.1 abgezogen werden, zum Beispiel um die Führungshülse 13 und/oder die beiden Dichtringe 14, 15 zu erneuern. Möglich ist damit jedoch auch das Herausziehen der gesamten Schaltstange 44.1, wobei der Sicherungsring 64 eingesetzt bleibt, und die gegebenenfalls vorhandene Verbindung der Schaltstange 44.1 mit einer Schaltgabel zuvor gelöst werden muss.
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Eine in 5 in einem Längsmittelschnitt ausschnittweise abgebildete zweite Variante der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 2.2 unterscheidet sich von der ersten Variante nach 4 nur dadurch, dass die Führungsbuchse 49.2 nun über ihre zentrale Befestigungsbohrung 57.2 mit einer starken Presspassung auf einem äußeren Befestigungsschaft 60.2 des Schaltstangenendes 45.2 der Schaltstange 44.2 befestigt ist, und dass die Führungsbuchse 49.2 mit einer axial inneren Stirnfläche 58 an einer äußeren radialen Anschlagfläche 61 des Schaltstangenendes 45.2 anliegt. Hierdurch sind weitere Vorkehrungen und Bauteile zur axialen Fixierung der Führungsbuchse 49.2 auf dem Befestigungsschaft 60.2 und zur Abdichtung des Ringspaltes zwischen der Befestigungsbohrung 57.2 der Führungsbuchse 49.2 sowie des Befestigungsschaftes 60.2 des Schaltstangenendes 45.2 nicht erforderlich und können eingespart werden. Über ein in die Demontagenut 68 eingesetztes Ausziehwerkzeug kann die Führungsbuchse 49.2 nach der Demontage des Deckels 16 und des Sicherungsrings 64 zusammen mit dem Stellkolben 47 und der Schaltstange 44.2 herausgezogen werden.
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Um bei dieser Verbindung der Führungsbuchse 49.2 mit dem Schaltstangenende 45.2 eine separate Demontage des Stellkolbens 47 zu ermöglichen, sind der Führungsschaft 50 mit der Ringnut 52 für den Sicherungsring 54 und die radiale Anschlagfläche 51’ mit der Ringnut 53 für den Dichtring 56 gegenüber der ersten Variante nach 4 axial vertauscht, also axial außen an der Führungsbuchse 49.2 angeordnet. Somit kann der Stellkolben 47 nach der Demontage des Sicherungsrings 54 mit einem geeigneten Werkzeug axial nach außen von der Führungsbuchse 49.2 abgezogen werden.
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Die in 6 in einem Längsmittelschnitt ausschnittweise abgebildete dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 3 unterscheidet sich von den Varianten der ersten Ausführungsform nach 1 bis 3 und von den Varianten der zweiten Ausführungsform nach 4 und 5 bei gleicher Funktion sowie ähnlichem Aufbau dadurch, dass der Stellkolben 80 nun über seine zentrale Lagerbohrung 81 radial spielbehaftet auf einem zylindrischen Lagerschaft 76 des Schaltstangenendes 75 der Schaltstange 74 geführt ist. Zudem liegt der Stellkolben 80 mit einer axial inneren Stirnfläche 82 an einer axial äußeren radialen Anschlagfläche 77 des Schaltstangenendes 75 an. Außerdem ist der Stellkolben 80 mit einer axial äußeren Stirnfläche 83 über einen in eine Ringnut 78 des Lagerschaftes 76 eingesetzten Sicherungsring 84 sowie eine zwischen der äußeren Stirnfläche 83 und dem Sicherungsring 84 angeordnete Stützscheibe 85 axial fixiert. Der Ringspalt zwischen der Lagerbohrung 81 des Stellkolbens 80 und dem Lagerschaft 76 des Schaltstangenendes 75 ist durch einen in eine Ringnut 79 des Lagerschaftes 76 eingesetzten Dichtring 86 abgedichtet.
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Der Durchmesser der Lagerbohrung 81 des Stellkolbens 80 ist bei diesem Beispiel um etwa 2 mm größer als der Durchmesser des radial benachbarten Lagerschaftes 76 des Schaltstangenendes 75, wodurch eine radiale Auslenkung des Schaltstangenendes 75 durch eine radiale Gleitbewegung der Stützscheibe 85 gegenüber der axial äußeren Stirnfläche 83 des Stellkolbens 80 sowie der axial äußeren Anschlagfläche 77 des Schaltstangenendes 75 gegenüber der axial inneren Stirnfläche 82 des Stellkolbens 80 ausgeglichen werden kann. Das hierzu erforderliche minimale Axialspiel von etwa 0,2 mm zwischen dem Stellkolben 80 und dem Schaltstangenende 75 ist bei dieser Verbindung des Stellkolbens 80 mit dem Schaltstangenende 75 über die Dicke d2 der Stützscheibe 85 einstellbar. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen wird nach der Vermessung der Bauteile einfach eine Stützscheibe 85 mit der passenden Dicke d2 verwendet.
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Um eine Demontage des Stellkolbens 80 zu erleichtern, ist auch dieser mit einer kreissegmentförmigen axialen Erweiterung 87 versehen, die eine radial äußere Demontagenut 88 zum Ansetzen eines Ausziehwerkzeugs aufweist. Somit kann der Stellkolben 80 nach der Demontage des Deckels 16 und des Sicherungsrings 84 mit einem in die Demontagenut 88 eingesetzten Ausziehwerkzeug von dem Lagerschaft 76 des Schaltstangenendes 75 abgezogen werden, beispielsweise um die Führungshülse 13 und/oder die beiden Dichtringe 14, 15 zu erneuern. Möglich ist damit jedoch auch das Herausziehen der gesamten Schaltstange 74, wobei der Sicherungsring 84 dann eingesetzt bleibt, und die gegebenenfalls vorhandene Verbindung der Schaltstange 74 mit einer Schaltgabel zuvor gelöst werden muss.
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Bezugszeichenliste
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- 1.1
- Schaltvorrichtung (erste Ausführungsform, erste Variante)
- 1.2
- Schaltvorrichtung (erste Ausführungsform, zweite Variante)
- 1.3
- Schaltvorrichtung (erste Ausführungsform, dritte Variante)
- 2.1
- Schaltvorrichtung (zweite Ausführungsform, erste Variante)
- 2.2
- Schaltvorrichtung (zweite Ausführungsform, zweite Variante)
- 3
- Schaltvorrichtung (dritte Ausführungsform)
- 4
- Schaltstange
- 5
- Schaltstangenende
- 6
- Stellzylinder
- 7.1
- Stellkolben
- 7.2
- Stellkolben
- 7.3
- Stellkolben
- 8
- Gleitlagerbuchse
- 9
- Lagerbohrung
- 10
- Zylinderbohrung
- 11
- Axial äußerer Druckraum
- 12
- Axial innerer Druckraum
- 13
- Führungshülse
- 14
- Dichtring, Radialdichtring
- 15
- Dichtring, Radialdichtring
- 16
- Deckel
- 17
- Dichtring, O-Ring
- 18
- Dichtring
- 19
- Dichtungssitz
- 20.1
- Lagerbolzen
- 20.2
- Lagerbolzen
- 20.3
- Lagerbolzen
- 21
- Innerer Lagerschaft
- 22
- Innere Anschlagfläche
- 23
- Ringnut
- 24
- Äußere Stirnfläche
- 25
- Lagerbohrung
- 26
- Innennut
- 27
- Äußere Stirnfläche
- 28
- Sicherungsring
- 29
- Ringsteg
- 30.1
- Befestigungsbohrung
- 30.2
- Befestigungsbohrung
- 31.1
- Innere Stirnfläche
- 31.2
- Innere Stirnfläche
- 32
- Äußere Stirnfläche
- 33.1
- Äußerer Befestigungsschaft
- 33.2
- Äußerer Befestigungsschaft
- 34
- Äußere Anschlagfläche
- 35
- Ringnut
- 36
- Ringnut
- 37
- Sicherungsring
- 38
- Stützscheibe
- 39
- Dichtring, O-Ring
- 40
- Axiale Erweiterung
- 41
- Demontagenut
- 44.1
- Schaltstange
- 44.2
- Schaltstange
- 45.1
- Schaltstangenende
- 45.2
- Schaltstangenende
- 47
- Stellkolben
- 48
- Innerer Ringsteg
- 49.1
- Führungsbuchse
- 49.2
- Führungsbuchse
- 50
- Führungsschaft
- 51
- Anschlagfläche
- 51’
- Anschlagfläche
- 52
- Ringnut
- 53
- Ringnut
- 54
- Sicherungsring
- 55
- Stützscheibe
- 56
- Dichtring, O-Ring
- 57.1
- Befestigungsbohrung
- 57.2
- Befestigungsbohrung
- 58
- Innere Stirnfläche
- 59
- Äußere Stirnfläche
- 60.1
- Befestigungsschaft
- 60.2
- Befestigungsschaft
- 61
- Äußere Anschlagfläche
- 62
- Ringnut
- 63
- Ringnut
- 64
- Sicherungsring
- 65
- Stützscheibe
- 66
- Dichtring, O-Ring
- 67
- Axiale Erweiterung
- 68
- Demontagenut
- 74
- Schaltstange
- 75
- Schaltstangenende
- 76
- Lagerschaft
- 77
- Äußere Anschlagfläche
- 78
- Ringnut
- 79
- Ringnut
- 80
- Stellkolben
- 81
- Lagerbohrung
- 82
- Innere Stirnfläche
- 83
- Äußere Stirnfläche
- 84
- Sicherungsring
- 85
- Stützscheibe
- 86
- Dichtring, O-Ring
- 87
- Axiale Erweiterung
- 88
- Demontagenut
- A
- Axialer Abstand
- d1
- Dicke von Stützscheibe 55
- d2
- Dicke von Stützscheibe 85
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19543646 A1 [0003]
- DE 102011003323 A1 [0004]
- DE 10260425 A1 [0006]
- DE 102006037210 A1 [0007]