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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltelement, insbesondere eine Schaltwelle oder Schaltstange, für ein Getriebe, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, eine Schaltelementanordnung mit dem Schaltelement, ein Kraftfahrzeuggetriebe mit dem Schaltelement, insbesondere mit der Schaltelementanordnung, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Schaltelements, insbesondere der Schaltelementanordnung.
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Aus betriebsinterner Praxis sind insbesondere drehbar und axial verschiebbar gelagerte Schaltwellen sowie axial verschiebbar gelagerte Schaltstangen bekannt, die jeweils einen Grundkörper und eine integral damit ausgebildete oder stoffschlüssig damit verbundene konturierte Kontaktfläche in Form eines sogenannten Kontaktblechs aufweisen, auf der bzw. dem sich eine lagerfeste Arretierung, insbesondere eine elastisch vorgespannte Kugel, abstützt.
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Hierdurch kann die Schaltwelle bzw. -stange in eine oder mehrere vorbestimmte Schaltstellungen, insbesondere eine oder mehrere Schaltgassen und/oder eine oder mehrere Schalt- bzw. Gangstufen, positioniert, insbesondere in diese vorgespannt werden, insbesondere in eine Neutralstellung.
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Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeuggetriebe bzw. dessen Schaltung zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Schaltelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 9, 10, 12 und 13 stellen eine Schaltelementanordnung mit einem hier beschriebenen Schaltelement, ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einem hier beschriebenen Schaltelement, insbesondere mit einer hier beschriebenen Schaltelementanordnung, bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines hier beschriebenen Schaltelements, insbesondere einer hier beschriebenen Schaltelementanordnung, unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Schaltelement für ein Getriebe einen Grundkörper und einen Kontaktflächenträger mit einer konturierten Kontaktfläche für eine Arretierung auf, der lös- bzw. austauschbar mit dem Grundkörper verbunden ist bzw. wird.
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Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft wahlweise einer von mehreren Kontaktflächenträgern mit dem Grundkörper und/oder derselbe Kontaktflächenträger wahlweise mit einem von mehreren Grundkörpern verbunden werden. Insbesondere können in einer Ausführung alternativ Kontaktflächenträger mit verschieden konturierten Kontaktflächen vorgesehen und so insbesondere eine Schaltcharakteristik, insbesondere ein(e) Vorspann- bzw. Rückstellkraft bzw. -drehmoment in eine oder mehrere durch die Konturierung vorbestimmte Schaltstellung(en), insbesondere in eine oder mehrere Schaltgassen und/oder in eine oder mehrere Schalt- bzw. Gangstufen, variiert werden, insbesondere in eine Neutralstellung. Hierdurch können in einer Ausführung vorteilhaft unterschiedliche Schaltcharakteristiken getestet und/oder verschiedene, beispielsweise länderspezifische, Versionen desselben Getriebes zur Verfügung gestellt werden.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Schaltelement für ein Getriebe einen Grundkörper und einen bzw. den Kontaktflächenträger mit einer konturierten Kontaktfläche für eine Arretierung auf, der mit dem Grundkörper steckverbunden ist bzw. wird.
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In einer Ausführung ist bzw. wird der Kontaktflächenträger, insbesondere ein Bolzen des Kontaktflächenträgers, in den Grundkörper, insbesondere in eine Öffnung bzw. Bohrung des Grundkörpers, eingesteckt, insbesondere in eine Radialbohrung des Grundkörpers. Die Bohrung ist in einer Ausführung vorteilhaft eine Durchgangsbohrung, in einer anderen Ausführung ist sie eine Sacklochbohrung. In einer anderen Ausführung ist bzw. wird der Kontaktflächenträger auf den Grundkörper, insbesondere eine Umfangsnut des Grundkörpers, aufgesteckt.
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Durch eine Steckverbindung kann in einer Ausführung ein vorteilhafter Kraftfluss zwischen dem Kontaktflächenträger und dem Grundkörper realisiert werden.
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In einer Ausführung ist bzw. wird der Kontaktflächenträger formschlüssig an den Grundkörper angesteckt, insbesondere in diesen ein- oder auf diesen aufgesteckt, bzw. an, insbesondere in, dem Grundkörper, insbesondere dessen Bohrung, formschlüssig geführt.
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Hierdurch kann in einer Ausführung der Kontaktflächenträger vorteilhaft, insbesondere einfach, prozesssicher und/oder zuverlässig, mit dem Grundkörper verbunden, insbesondere lösbar an dem Grundkörper befestigt sein bzw. werden.
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Beide Aspekte können einzeln verwirklicht sein. So kann eine lösbare Verbindung des Kontaktflächenträgers mit dem Grundkörper beispielsweise auch als Schraubverbindung ausgebildet sein oder ein in den Grundkörper ein- oder auf den Grundkörper aufgesteckter Kontaktflächenträger mit diesem zusätzlich dauerhaft, insbesondere stoffschlüssig verbunden sein bzw. werden. In einer Ausführung sind beide Aspekte miteinander kombiniert. Mit anderen Worten weist in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ein Schaltelement für ein Getriebe einen Grundkörper und einen Kontaktflächenträger mit einer konturierten Kontaktfläche für eine Arretierung auf, der mit dem Grundkörper steckverbunden und hierdurch lösbar mit dem Grundkörper verbunden ist bzw. wird bzw. der lös- bzw. austauschbar mit dem Grundkörper steckverbunden ist bzw. wird.
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In einer Ausführung ist das Schaltelement eine, insbesondere drehbar und axial (bezogen auf eine Längsachse der Schaltwelle) verschiebbar gelagerte, Schaltwelle, insbesondere zur Wahl wenigstens einer, insbesondere einer von mehreren, Schaltgasse(n), und/oder zur Wahl bzw. zum Ein- und/oder Auslegen (jeweils) wenigstens einer, insbesondere einer von wenigstens zwei, Schalt- bzw. Gangstufe(n), insbesondere in einer oder mehreren (der) Schaltgasse(n). Die Schaltwelle kann insbesondere mit einer oder mehreren Schaltstangen zusammenwirken, um Getriebeglieder ein- und auszulegen, insbesondere axial (bezogen auf eine Längsachse einer Getriebewelle) zu verschieben, bzw. hierzu eingerichtet sein. In einer anderen Ausführung ist das Schaltelement eine, insbesondere axial (bezogen auf eine Längsachse der Schaltstange) verschiebbar gelagerte, Schaltstange, insbesondere zur Wahl bzw. zum Ein- und/oder Auslegen wenigstens einer, insbesondere einer von wenigstens zwei, Schalt- bzw. Gangstufen, insbesondere in einer Schaltgasse.
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In einer Ausführung ist das Schaltelement ein Schaltelement für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, insbesondere ein Schaltelement eines Kraftfahrzeuggetriebes, insbesondere Personenkraftwagengetriebes.
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In einer Ausführung ist bzw. wird der Kontaktflächenträger, insbesondere formschlüssig, verdrehsicher mit dem Grundkörper verbunden, insbesondere steck- und/oder lösbar verbunden. Insbesondere hierzu können in einer Ausführung der Kontaktflächenträger, insbesondere sein in den Grundkörper bzw. dessen Bohrung eingesteckter Bolzen, und/oder die Bohrung (jeweils) einen Querschnitt aufweisen, der bezüglich einer Längsachse des Bolzens bzw. der Bohrung nicht rotationssymmetrisch ist, insbesondere kann der Bolzen eine oder mehrere Längsrippen aufweisen, die in entsprechende Nuten an der Bohrung eingreifen. Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft die Schaltpräzision erhöht und/oder die Montage erleichtert werden.
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Zusätzlich oder alternativ ist bzw. wird der Kontaktflächenträger in einer Ausführung mit dem Grundkörper beweglich verbunden, insbesondere steck- und/oder lösbar verbunden, insbesondere verschiebbar und/oder gleitgelagert. Insbesondere kann also der Bolzen des Kontaktflächenträgers verschiebbar und/oder gleitgelagert in die Bohrung des Grundkörpers eingesteckt sein bzw. werden.
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Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft eine Kraftübertragung, insbesondere auf eine nachfolgend erläuterte lagerfeste Gegenfläche, verbessert und/oder die Montage, insbesondere des Kontaktflächenträgers, erleichtert werden.
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In einer Ausführung weist der Kontaktflächenträger eine, insbesondere der Kontaktfläche (bezogen auf den Grundkörper) radial gegenüberliegende, Abstützfläche und eine Verbindung auf, die die Kontaktfläche und die Abstützfläche miteinander verbindet. Die Verbindung kann insbesondere durch den bzw. als Bolzen ausgebildet sein, der in die Bohrung des Grundkörpers eingesteckt ist.
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In einer Ausführung verbindet die Verbindung die Kontaktfläche und die Abstützfläche derart miteinander, dass die Kontaktfläche und/oder die Abstützfläche (jeweils) radial (bezogen auf den Grundkörper) aus dem Grundkörper hervorstehen. Insbesondere kann in einer Ausführung die Verbindung bzw. der (radiale) Abstand zwischen Kontakt- und Abstützfläche, insbesondere der in den Grundkörper eingesteckte Bolzen des Kontaktflächenträgers, länger bzw. größer sein als ein Durchmesser des Grundkörpers an dieser Stelle, insbesondere als eine Länge seiner Bohrung, bzw. kann der Kontaktflächenträger, insbesondere sein Bolzen, den Grundkörper bzw. dessen Durchgangsbohrung durchgreifen, wobei in einer Ausführung in Einbaulage des Schaltelements seine Kontaktfläche und/oder eine der Kontaktfläche in Längsrichtung der Verbindung bzw. Bohrung gegenüberliegende Stirnseite des Kontaktflächenträgers, insbesondere seines Bolzens, (jeweils) radial aus dem bzw. über den Grundkörper bzw. aus dessen Durchgangsbohrung hervorsteht.
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Hierdurch kann in einer Ausführung die Kontaktfläche vorteilhaft über die Abstützfläche, insbesondere lagerfest, abgestützt werden bzw. sein und so vorteilhaft den Grundkörper, insbesondere dessen Lagerung und/oder Dichtung, entlasten.
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In einer Ausführung ist die Abstützfläche als, insbesondere kugel- oder zylinderförmiger, Wälzkörper ausgebildet, der (dreh)beweglich an der Verbindung gelagert ist.
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Hierdurch kann in einer Ausführung die Abstützung und/oder eine Beweglichkeit des Schaltelements bzw. Grundkörpers verbessert, insbesondere eine Reibung reduziert werden.
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In einer anderen Ausführung ist die Abstützfläche fest mit der Verbindung verbunden oder integral mit dieser ausgebildet. Hierdurch kann in einer Ausführung die Herstellung vereinfacht und/oder das Gewicht reduziert werden. Auch in diesem Fall kann die Abstützfläche vorteilhaft (teil)kugel- oder zylinderförmig ausgebildet sein, insbesondere, um vorteilhaft eine Punkt- bzw. Linienberührung zu realisieren.
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In einer Ausführung weist die Kontaktfläche eine oder mehrere Rampen, insbesondere eine oder mehrere Nuten, deren Nutwände gegensinnige Rampen bilden, zum Positionieren des Grundkörpers in einer Translationsrichtung und/oder in einer Rotationsrichtung durch die Arretierung auf, insbesondere zum Vorspannen des Schaltelements in eine oder mehrere vorbestimmte Schaltstellungen, insbesondere Schaltgassen und/oder Schalt- bzw. Gangstufen.
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In einer Ausführung weist die Kontaktfläche zwei gegensinnige Rampen bzw. eine Nut auf, durch die das Schaltelement – durch die bzw. aufgrund der mit den Rampen bzw. der Nut, insbesondere form- und/oder reibschlüssig, zusammenwirkende Arretierung – in Translations- bzw. Axialrichtung und/oder in Rotationsrichtung, insbesondere um die Translations- bzw. Axialrichtung, des Schaltelements in eine Neutralstellung vorgespannt wird bzw. ist bzw. die hierzu vorgesehen bzw. eingerichtet sind bzw. ist. Allgemein wird bzw. ist das Schaltelement in einer Ausführung durch die mit der Kontaktfläche zusammenwirkende Arretierung, insbesondere in Translations- bzw. Axialrichtung und/oder in Rotationsrichtung, insbesondere um die Translations- bzw. Axialrichtung, des Schaltelements, in (s)eine Neutralstellung vorgespannt.
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In einer Ausführung weist eine Schaltelementanordnung ein hier beschriebenes Schaltelement mit dem Grundkörper, der zur Differenzierung nachfolgend auch als erster Grundkörper bezeichnet wird, und dem Kontaktflächenträger, der zur Differenzierung nachfolgend auch als erster Kontaktflächenträger bezeichnet wird, und einen oder mehrere weitere Kontaktflächenträger auf, der bzw. von denen jeweils einer alternativ an Stelle des einen bzw. ersten Kontaktflächenträgers, insbesondere steck- und/oder lösbar, mit dem Grundkörper verbindbar ist bzw. weist die Schaltelementanordnung den einen (ersten) Grundkörper und den einen (ersten) und wenigstens einen weiteren bzw. somit insgesamt wenigstens zwei Kontaktflächenträger auf, von denen wahlweise einer mit dem einen (ersten) Grundkörper, insbesondere steck- und/oder lösbar, verbunden wird. Zwei oder mehr der Kontaktflächenträger weisen in einer Ausführung unterschiedliche Kontaktflächen, insbesondere unterschiedlich konturierte Kontaktflächen, beispielsweise unterschiedlich geneigte und/oder lange und/oder positionierte Rampen, und/oder unterschiedliche Verbindungen bzw. (radiale) Abstände zwischen Kontakt- und Abstützfläche auf.
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Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft die Schaltcharakteristik variiert werden.
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Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren weiteren Kontaktflächenträgern weist die Schaltelementanordnung in einer Ausführung außer dem einen (ersten) Grundkörper einen oder mehrere weitere Grundkörper auf, der bzw. von denen jeweils einer alternativ an Stelle des einen bzw. ersten Grundkörpers, insbesondere steck- und/oder lösbar, mit dem einen (ersten) Kontaktflächenträgern verbindbar ist bzw. weist die Schaltelementanordnung den einen (ersten) Kontaktflächenträger und den ersten und wenigstens einen weiteren bzw. somit insgesamt wenigstens zwei Grundkörper auf, von denen wahlweise einer mit dem (ersten) Kontaktflächenträger, insbesondere steck- und/oder lösbar, verbunden wird.
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Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft derselbe Kontaktflächenträger wahlweise mit verschiedenen Grundkörpern verwendet werden.
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In einer Ausführung weist eine, insbesondere die vorstehend beschriebene, Schaltelementanordnung ein bzw. das hier beschriebene(s) Schaltelement, eine bzw. die Arretierung, die gegen die Kontaktfläche des Schaltelements vorgespannt ist, und ein Gehäuse auf, an dem die Arretierung angeordnet, insbesondere befestigt, ist und/oder relativ zu dem der Grundkörper verschiebbar und/oder verdrehbar gelagert ist bzw. wird, insbesondere in bzw. zwischen verschiedenen Schaltstellungen, insbesondere Schaltgassen und/oder Schalt- bzw. Gangstufen, verschiebbar und/oder verdrehbar. Wie vorstehend ausgeführt ist bzw. wird in einer Ausführung das Schaltelement durch die mit seiner Kontaktfläche, insbesondere form- und/oder reibschlüssig, zusammenwirkende Arretierung in eine Neutralstellung positioniert bzw. vorgespannt.
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In einer Ausführung weist die Arretierung, insbesondere in an sich bekannter Weise, einen, insbesondere kugel- oder zylinderförmigen, Arretierungswälzkörper, auf, der, insbesondere hydraulisch, pneumatisch, (elektro)magnetisch und/oder elastisch, insbesondere mechanisch, insbesondere durch ein Federmittel, gegen die Kontaktfläche des Schaltelements vorgespannt ist bzw. wird und in einer Weiterbildung hierdurch das Schaltelement in eine oder mehrere Schaltstellungen, insbesondere in (s)eine Neutralstellung, vorspannt bzw. rückzustellen sucht.
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In einer Ausführung weist die Schaltelementanordnung eine gehäusefeste bzw. bezüglich des Gehäuses dreh- und/oder axialfeste Gegenfläche auf, auf der sich die hier beschriebene Abstützfläche des Kontaktflächenträgers, insbesondere form- und/oder reibschlüssig, abstützt.
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Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft der Grundkörper, insbesondere dessen Lagerung und/oder Dichtung, entlastet werden.
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Die Gegenfläche kann insbesondere an, insbesondere in, einem sogenannten, an sich bekannten, Schaltungsdeckelgehäuse oder an, insbesondere in, einem sogenannten, an sich bekannten, Getriebegehäuse angeordnet sein. Sie kann insbesondere integral mit dem Gehäuse ausgebildet oder fest mit diesem verbunden sein bzw. werden.
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Unter einer lös- bzw. austauschbaren Verbindung wird vorliegend insbesondere eine kontaktflächenträger- und/oder grundkörperzerstörungsfrei lösbare, insbesondere nicht stoff- bzw. nur form- und/oder reibschlüssige Verbindung verstanden. Entsprechend ist bzw. wird in einer Ausführung der Kontaktflächenträger kontaktflächenträger- und/oder grundkörperzerstörungsfrei lösbar, insbesondere nicht stoff- bzw. nur form- und/oder reibschlüssig mit dem Grundkörper verbunden.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
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1 einen Teil einer Schaltelementanordnung eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einem Schaltelement nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Axialschnitt;
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2 die Schaltelementanordnung des Kraftfahrzeuggetriebes in einer perspektivischen Ansicht mit weggelassenem Schaltungsdeckelgehäuse; und
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3 einen Kontaktflächenträger des Schaltelements in einer perspektivischen Ansicht.
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1 zeigt einen Teil einer Schaltelementanordnung eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einem Schaltelement nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Axialschnitt.
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Das Schaltelement ist im Ausführungsbeispiel eine drehbar und axial (bezogen auf seine in 1 vertikale Längsachse) verschiebbar gelagerte Schaltwelle zur Wahl einer von mehreren Schaltgassen und zum Ein- und Auslegen jeweils einer Schalt- bzw. Gangstufe in der gewählten Schaltgasse. Im Schnitt der 1 ist es in seiner Neutralstellung positioniert.
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Es bzw. sie weist einen Grundkörper 10 und einen damit kontaktflächenträger- und grundkörperzerstörungsfrei lösbar verbundenen Kontaktflächenträger mit einer konturierten Kontaktfläche 21 (vgl. 2, 3) für eine Arretierung 30 auf.
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Der Kontaktflächenträger weist einen Bolzen 22 auf, der in eine Durchgangsbohrung des Grundkörpers 10 formschlüssig eingesteckt ist und diese radial (bezogen auf den Grundkörper 10, horizontal in 1) durchgreift.
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Der Bolzen 22 weist, wie insbesondere in 3 erkennbar, mehrere Längsrippen 23 und somit einen Querschnitt auf, der bezüglich einer Längsachse des Bolzens bzw. der Bohrung bzw. einer Radialrichtung des Grundkörpers nicht rotationssymmetrisch ist, die Bohrung weist einen hierzu komplementären Querschnitt mit Nuten auf, in die die Längsrippen 23 eingreifen, so dass der Bolzen 22 durch diese Längsrippen 23 bzw. diesen nicht rotationssymmetrischen Querschnitt formschlüssig verdrehsicher mit dem Grundkörper 10 verbunden ist. Der Bolzen 22 des Kontaktflächenträgers ist an dem Grundkörper 10 verschiebbar gleitgelagert.
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Der Kontaktflächenträger weist eine der Kontaktfläche 21 (bezogen auf den Grundkörper 10) radial (horizontal in 1) gegenüberliegende Abstützfläche 24 und eine Verbindung in Form des Bolzens 22 auf, die die Kontaktfläche 21 und die Abstützfläche 24 miteinander derart verbindet, dass Kontaktfläche 21 und Abstützfläche 24 beide radial aus dem Grundkörper 10 hervorstehen.
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Die Abstützfläche ist im Ausführungsbeispiel als kugelförmiger Wälzkörper 24 ausgebildet, der (dreh)beweglich an der Verbindung 22 gelagert ist. In einer Abwandlung kann die (teil)kugelartige Abstützfläche 24 auch fest mit dem Bolzen 22 verbunden oder integral mit diesem ausgebildet sein.
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Die Kontaktfläche 21 weist insbesondere zwei einander gegenüberliegende Rampen 21A, 21B, die eine Nut bilden, zum Positionieren des Grundkörpers 10 in einer Translationsrichtung (vertikal in 1) durch die Arretierung 30 auf, insbesondere zum Vorspannen des Schaltelements in die in 1 dargestellte Neutralstellung.
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Anstelle des in den 1–3 dargestellten Kontaktflächenträgers kann alternativ ein weiterer im Übrigen baugleicher Kontaktflächenträger mit einer anders konturierten Kontaktfläche 21 und/oder einem kürzeren oder längeren Bolzen 22 in den Grundkörper 10 eingesteckt werden (nicht dargestellt).
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Die Arretierung 30 ist an einem Schaltungsdeckelgehäuse 40 angeordnet und weist einen kugelförmigen Arretierungswälzkörper 31 auf, der in an sich bekannter Weise mechanisch gegen die Kontaktfläche 21 des Schaltelements vorgespannt ist.
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Das Schaltungsdeckelgehäuse 40 weist eine gehäusefeste Gegenfläche 41 auf, auf der sich die Abstützfläche 21 des Kontaktflächenträgers abstützt.
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Durch die Arretierung 30 bzw. deren Arretierungswälzkörper 31 wird die Schaltwelle bzw. ihre Kontaktfläche 21 in die in 1 gezeigte Neutralstellung vorgespannt bzw. positioniert. Durch die Rampen 21A, 21B wird eine Rückstellkraft in die Neutralstellung bzw. eine Schaltkraft zum Überwinden dieser Rückstellkraft und somit eine Schaltcharakteristik bestimmt. Durch die Abstützung der Abstützfläche 24 auf der gehäusefesten Gegenfläche 41 kann die Lagerung und/oder eine Dichtung des Grundkörpers 10 vorteilhaft entlastet werden.
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Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste
| 10 | Schaltwelle (Schaltelement) |
| 21 | Kontaktfläche |
| 21A, 21B | Rampe |
| 22 | Bolzen |
| 23 | Längsrippe |
| 24 | Wälzkörper (Abstützfläche) |
| 30 | Arretierung |
| 31 | Arretierungswälzkörper |
| 40 | Schaltungsdeckelgehäuse |
| 41 | Gegenfläche |
