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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Wählhebel für ein Fahrzeuggetriebe.
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In Kraftfahrzeugen mit Handschaltgetrieben oder mit automatisiert schaltenden Wechselgetrieben sind Betätigungseinrichtungen zur Verschiebung und Verdrehung einer Schaltwelle notwendig, die in der Regel zwei Hebel umfassen. Ein Wählhebel als ein erster Hebel dieser Anordnung wird geschwenkt, um die Schaltwelle axial zu verschieben. Hierbei wird die Gassenvorwahl in eine lineare Bewegung der Schaltwelle übertragen. Ein Schalthebel als zweiter Hebel dieser Anordnung verdreht die Schaltwelle zum Schalten und Einlegen der Gänge. Die beiden Hebel sind über Gestänge, Seilzüge und dergleichen kinematisch mit einem Handschalthebel oder mit Stellmotoren verbunden.
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Es ist relativ aufwändig, den Wählhebel mit der Schaltwelle zu koppeln, da eine Schwenkbewegung in eine lineare Stellbewegung übertragen werden muss. Bei den bekannten Schalteinheiten ist dieser Eingriff zur Koppelung der beiden Teile normalerweise aus Blech gefertigt bzw. in einem Ausgleichsgewicht eines im Gießverfahren gefertigten Bauteils integriert, um auch hohe Schaltkräfte sicher übertragen zu können. Die so ausgebildeten Schaltdome sind relativ massiv, aufwändig in der Herstellung und haben eine hohe Masse zur Folge.
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Die Gesamtmasse der Anordnung kann reduziert werden, wenn einzelne Bauteile aus Aluminium hergestellt werden. Zur Vermeidung von Kontaktkorrosion sind dann Beschichtungen, Dichtringe oder, wie in
DE 10 2007 045 673 A1 vorgeschlagen, Kunststoffbuchsen erforderlich. Zwar sinkt die der Gesamtvorrichtung etwas. Damit verbunden ist allerdings ein steigender Aufwand durch das Beschichten.
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Um eine schwingungsdämpfende Schaltmasse mit einem hohen Trägheitsmoment bei gleichzeitig geringer Masse zu erhalten, ist in
DE 10 2011 079 620 A1 ein Schalthebel mit einer integrierten Schaltmasse als ein Kunststoff-Metall-Verbundbauteil vorgeschlagen. Um die Kräfte sicher übertragen zu können, weist der Schalthebel ein Verbindungsteil als eine Blechplatte auf, die mit zwei Ausnehmungen für die Schaltwelle und den Kugelzapfen versehen ist, so dass diese sich über die Blechplatte abstützen können. Für einen in der Regel nicht in einer Ebene sich erstreckenden Wählhebel eignet sich eine derartige Verbundbauweise nicht oder wäre aufwändig.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine Vorrichtung zu schaffen, die einfach aufgebaut ist, leicht ist und eine Koppelung zwischen einem Wählhebel und einer Schaltwelle eines Wechselgetriebes ermöglicht, um eine Übertragung einer Schwenkbewegung des Wählhebels in eine Linearverschiebung der Schaltwelle zu erlauben. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Fertigungsverfahren für einen derartige Vorrichtung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Der Wählhebel ist als ein Leichtbau-Metall-Verbundbauteil ausgebildet. Er weist einen einen Leichtbaukorpus und einen Bolzen zur Anbindung des Leichtbaukorpus‘ auf. , wobei der Bolzen einen Wählhebeleingriff aufweist. Der Leichtbaukorpus kann aus einem spezifisch leichteren, aber weniger belastbaren Material wie beispielsweise einem Kunststoff bestehen. In einer weiteren Ausbildung ist er aus einem gleichen oder ähnlichen Werkstoff wie der Bolzen ausgebildet, wobei dessen Wandstärke gegenüber dem Bolzendurchmesser reduziert ist. So kann der Leichtbaukorpus zum Beispiel aus einem relativ dünneren Blechmaterial gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich weist er Versteifungsrippen auf, die der Form eine größere Stabilität verleihen. Ist der Leichtbaukorpus aus Kunststoff ausgebildet, kann er durch Spritzgießen hergestellt sein. Der Bolzen kann als Vollkörper aus Stahl ausgebildet sein.
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Der Bolzen bildet eine Achse, um die der Wählhebel schwenkbar ist. Er ist in einem getriebegehäusefesten Bauteil, dem Gehäuse selbst, dem Schaltdom oder einem mit diesen verbundenen Bauteilen gelagert, vorzugsweise gleitgelagert. Dazu ist er in einer Bolzenaufnahme angeordnet, die eine zur Mantelfläche komplementäre Innenkontur aufweist. Zusätzlich können Sicherungsmittel vorgesehen sein, die ein axiales Verschieben verhindern.
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In einer einfachen Ausbildungsform ist der Bolzen durch einen zylindrischen Stift gebildet. In einer anderen Ausführungsform ist der Bolzen als Stufenbolzen ausgebildet, wobei der Bereich größeren Durchmessers dazu vorgesehen ist, die lokale Belastung an der Verbindung zum Leichtbaukorpus herabzusetzen. Alternativ oder zusätzlich kann die Stufe als axiale Sicherung vorgesehen sein.
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Der Bolzen kann aus dem gleichen Material wie der Leichtbaukorpus gebildet sein. Dadurch dehnen sich bei wechselnden Temperaturen die Bauteile gleich aus und die Bauteile lassen sich gut verbinden. In einer anderen Ausführungsform ist der Bolzen aus einem anderen Werkstoff ausgebildet, der härter ist und größere Kräfte aufnehmen kann. Durch sein größeres spezifisches Gewicht sollte der Durchmesser des Bolzens möglichst klein ausfallen, was aufgrund seiner höheren Belastbarkeit möglich ist.
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Dadurch dass die Wählhebelachse massiver ausgebildet ist als der Leichtbaukorpus, können die zur Verschiebung der Schaltwelle erforderlichen Kräfte sicher übertragen werden. Insbesondere wenn der Bolzen als ein Bauteil mit relativ geringer radialer Erstreckung ausgebildet ist und damit wenig Fläche zur Übertragung der Wählbewegung zur Verfügung steht, ist sichergestellt, dass die eingeleiteten Kräfte und Momente den Kunststoff nicht überbeanspruchen. Auch Missbrauchskräfte beispielsweise in Endpositionen können am metallischen Bolzen besser abgestützt werden, als es bei einem reinen Kunststoffwählhebel der Fall wäre.
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Vorzugsweise ist nur der Bolzen aus einem belastbareren Werkstoff als der Leichtbaukorpus ausgebildet. In einer Variante sind zusätzlich einige oder alle Bereiche des Wählhebels aus Metall ausgebildet, die bei einer Wählbewegung im Kraftfluss liegen bzw. Momente übertragen und damit hoch belastet sind. Dadurch ist einerseits sichergestellt, dass die Kräfte sicher aufgenommen werden und andererseits der Wählhebel dennoch leicht baut.
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In einer Ausbildung der Erfindung steht der Bolzen unmittelbar mit dem Gehäuse des Getriebes oder des Schaltdoms oder anderen gehäusefesten Bauteilen fest in Verbindung. In diesem Fall werden die Wählkräfte ausschließlich oder zumindest überwiegend über metallische Bauteile übertragen.
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Der Bolzen ist drehfest mit dem Kunststoffkorpus verbunden. Dazu kann er in den Kunststoffkorpus eingepresst sein. Die hohen Einpresskräfte können sicher übertragen werden, wenn der Bolzen zweiteilig ausgebildet ist und beide Bolzenteile sich aneinander anstatt am Kunststoff bzw. Leichtbaumaterial abstützen. Beim Einpressen können sie gleichzeitig aus 180° versetzten Richtungen in den Leichtbaukorpus eingebracht werden.
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Die radiale Erstreckung des Bolzens kann an die zu übertragenden Kräfte angepasst werden, indem der Durchmesser des Bolzens entsprechend bemessen wird.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Bolzen radial teilweise oder vollständig vom Kunststoffkorpus umgeben. Um die Anbindung dieser beiden Werkstoffe auch bei hohen Kräften und wechselnden Temperaturen sicherzustellen kann vorgesehen sein, dass hierfür zusätzlich Mittel eingesetzt werden. Dazu können die Bauteile mit reibungserhöhenden Beschichtungen versehen sein oder beispielsweise eine Verzahnung aufweisen. In einer weiteren Ausbildung ist vorgesehen, dass der Bolzen und seine komplementäre Einfassung im Kunststoffkörper unrunde Querschnitte aufweisen.
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Um den Bolzen in seiner Bolzenaufnahme zu sichern, können separate Sicherungsmittel wie Sicherungsringe vorgesehen sein. Ist der Bolzen beispielsweise verpresst, kann das Sicherungsmittel durch einen Hinterschnitt gebildet sein.
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Der Wählhebel weist einen Eingriffsbereich auf, um die Schaltwelle axial verschieben zu können. Dieser Eingriffsbereich kann unmittelbar auf die Schaltwelle einwirken oder über ein Zwischenbauteil. Das Zwischenbauteil ist in einer Ausgestaltung ein Teil des Schalthebels. Um die Wählkräfte auch hier an der Kontaktstelle sicher zu übertragen, kann eine Armierung vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich zur Armierung ist ein weiterer Bolzen vorgesehen, über den die Anbindung erfolgt bzw. der den Eingriffsbereich bildet.
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Der Bolzen kann einteilig hergestellt sein. Dadurch ist die Anzahl der zu montierenden Bauteile minimiert.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Wählhebel über ein Wählhebelauslenkungsmittel bewegbar ist, das als Stift oder Kugelzapfen ausgebildet sein kann. Das Wählhebelauslenkungsmittel ist über einen Seilzug, über ein Gestänge oder ähnliches mit dem Hand Wählhebel des Fahrers oder einer Aktuatorik verbunden.
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Das Wählhebelauslenkungsmittel kann einteilig mit dem Wählhebel hergestellt sein. Vorzugsweise ist es mit dem Wählhebel form- und/oder kraftschlüssig drehfest verbunden. Dazu ist es beispielsweise verpresst. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Bereich seiner Anbindung der Wählhebel verstärkt ist. Dazu kann das Material des Leichtbaukorpus‘ dicker ausgebildet sein. Durch eine große Führungslänge können die Wählkräfte sicher auf den Leichtbaukorpus übertragen werden.
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Eine andere Möglichkeit ist es, den Leichtbaukorpus mit einer armierten oder teilarmierten Aufnahme für das Wählhebelauslenkungsmittel zu versehen. Dazu kann ein eigenes, metallisches Inlay für das Wählhebelauslenkungsmittel vorgesehen sein; alternativ ist das Wählhebelauslenkungsmittel einteilig mit dem Wählhebel ausgebildet.
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Der Wählhebel ist im verbauten Zustand in der Regel mit dem Getriebegehäuse oder dem Schaltdomgehäuse axial fest verbunden und wird als Teil eines Schaltdoms verliersicher verbaut. In einer Ausführungsform weist der Wählhebel eine Aussparung auf, über die der Schaltdom mit dem Wählhebel am Getriebegehäuse montierbar ist.
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Durch die Leichtbauweise des Wählhebels kann er einen größeren Raum abdecken, ohne das Gewicht eines Schaltdoms zu sehr zu erhöhen. Ferner kann er dadurch in einer Zusatzfunktion als Schmutzkappe den Schaltdom abdichten. Dazu kann er glockenartig Teile des Schaltdoms umschließen. Aufgrund seines geringen Gewichts erhöht sich das Gesamtgewicht des Schaltdoms nur mäßig. Ist der Leichtbaukorpus aus Kunststoff ausgebildet, ist zudem sichergestellt, dass zwischen den unterschiedlichen Werkstoffen des Getriebegehäuses und der Schaltwelle keine galvanisch leitende Verbindung besteht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
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1a eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wählhebels mit einem Leichtbaukorpus,
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1b eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Wählhebels nach 1a in einer gedrehten Ansicht,
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2a einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Wählhebels nach 1a,
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2b einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Wählhebels nach 1a in einer um 90° verdrehten Ansicht,
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3 einen Schaltdom für den erfindungsgemäßen Wählhebel nach 1a in einer perspektivischen Schrägansicht,
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4 den Schaltdom nach 3 in einer gedrehten Ansicht,
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5 eine Aufsicht auf den Schaltdom nach 3,
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6 einen Längsschnitt des Schaltdoms nach 3,
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7 eine vergrößerte Detailansicht des Bolzens aus 7 und seiner Lagerung,
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8 einen anderen Schaltdom nach dem Stand der Technik für einen erfindungsgemäßen Wählhebel in einer perspektivischen Schrägansicht und
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9 eine gedrehte Darstellung des Schaltdoms aus 8.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Die 8 und 9 zeigen einen Schaltdom 1 eines manuell betätigten Kraftfahrzeugwechselgetriebes nach dem Stand der Technik, an dem ein erfindungsgemäßer Wählhebel 19 einsetzbar ist. Der Schaltdom 1 weist einen Gehäuseflansch 2 mit einer Ausnehmung 3 als Wellendurchführung für eine als Schaltwelle 4 ausgebildete Schaltstange auf. Der Gehäuseflansch 2 ist zum einen durch eine sich in einer Ebene erstreckende Platte 5 konstanter Dicke mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Außenkontur gebildet. Die Außenkontur ist mit Gewindebohrungen versehen, über die der Gehäuseflansch 2 mittels Schrauben mit einem nicht weiter dargestellten Getriebegehäuse des Kraftfahrzeugwechselgetriebes verbunden werden kann.
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Der Gehäuseflansch 2 weist einen turmartigen Ausleger 6 auf. Der Ausleger 6 und die Platte 5 sind einteilig ausgebildet und stehen im rechten Winkel zueinander.
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Die Ausnehmung 3 ist komplementär zur Außenkontur der Schaltwelle 4 ausgebildet. Die Ränder der Ausnehmung 3 sind durch einen umlaufenden Kragen 10 eingefasst, der die Schaltwelle 4 führt und lagert. Die Schaltwelle 4 weist getriebeinnenseitig eine Funktionseinheit 11 mit einem Schaltfinger 12, einer Rastkontur 16 und Sperrelementen 17 auf. Mittels des Schaltfingers 12 können nicht dargestellte Schaltgabeln betätigt werden, die ihrerseits mittels Schaltmuffen eine formschlüssige Verbindung zwischen Getriebeeingangswelle und Getriebeausgangswelle herstellen.
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Getriebeaußenseitig ist ein gekröpfter Hebel 7 als Schalthebel 18 drehfest mit der Schaltwelle 4 verbunden. Mittels des Schalthebels 18 ist die Schaltwelle 4 um ihre Längsachse drehbar.
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Der Schaltdom 1 weist ferner einen weiteren Hebel 7 auf, der als Wählhebel 19 eine axiale Verschiebbarkeit der Schaltstange 4 bewirkt. Der Wählhebel 19 ist an dem getriebeaußenseitig orientierten Ende 20 des Auslegers 6 angeordnet und über eine Hebellagerung 9 an diesem gelagert, wobei sich die Hebellagerung 9 des Wählhebels 19 und die Anbindung des Schalthebels 18 auf gleicher axialer Höhe der Schaltwelle 4 befinden.
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Räumlich nah zur Hebellagerung 9 in Richtung der Platte 5 weist der Ausleger 6 eine Entlüftungsöffnung 8 auf, die als Querbohrung parallel zur Achse der Hebellagerung 9 orientiert ist. Die Entlüftungsöffnung 8 mündet in einem rückseitigen Hohlraum des Auslegers 6, in dem sich die Luft des Getriebes sammeln und zur Entlüftungsöffnung 8 strömen kann.
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1 zeigt eine Ausführungsform eines Schaltdoms 1 mit einem Schalthebel 18, der einen Kunststoff- oder einen Aluminiumkorpus als Leichtbaukorpus 13 für einen Schaltdom 1 nach 3, der gegenüber dem Schaltdom der 8 und 9 leicht modifiziert ist. Der Leichtbaukorpus 13 weist eine hohlzylindrische Bolzenaufnahme 36 für einen Bolzen 34 auf. Der Bolzen 34 ist einteilig ausgebildet und in dem Leichtbaukorpus 13 verpresst.
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Eine Schaltvorrichtung mit dem erfindungsgemäßen Wählhebel 19 kann an das zu übertragende Moment angepasst werden. Bei hohen Momenten wird der Durchmesser des Bolzens 34 so groß gewählt, dass im Bereich der Anbindung an den Leichtbauwerkstoff die zulässigen Belastungen nicht überschritten werden.
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Der Wählhebel 19 ist mit einem Hebelzapfen 31 fest verbunden. Dazu ist der Hebelzapfen 31 in einer Hebelzapfenaufnahme 32 verpresst. Über den Hebelzapfen 31 lässt sich die Wählbewegung initiieren und der Wählhebel 18 verdrehen. In einer nicht dargestellten Variante ist der Hebelzapfen 31 als Kugelzapfen ausgebildet und ggf. ebenfalls über ein separates Trägerteil als Inlay mit dem Bolzen 34 verbunden.
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Wie aus den 1a und 1b ersichtlich ist, weist der Wählhebel 19 mehrere Versteifungsrippen 37 auf, die die Masse des Wählhebels durch dazwischenliegende Hohlkammern 38 reduzieren. Die Versteifungsrippen 37 erstrecken sich ausgehend von der Hebelzapfenaufnahme 32 sternförmig in etwa parallel zur Schaltwelle 4. In die Hebelzapfenaufnahme 32 ist ein zylindrischer Hebelzapfen 31 verpresst und rückseitig durch einen Bund gesichert. An ihm kann ein Seilzug der äußeren Schaltung angreifen.
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Der Wählhebel 19 weist weiterhin eine Aussparung 39 auf, durch die ein Montagewerkzeug hindurchgreifen kann. Ist der Wählhebel 19 am Schaltdom 1 befestigt, kann durch die Aussparung 39 ein Werkzeug geführt werden, um den Schaltdom 1 mit dem Wählhebel 19 an einem nicht dargestellten Getriebegehäuse zu befestigen. Die Aussparung ist als Langloch ausgebildet, wobei die Radien am Ende des Langlochs unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
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Der Wählhebel 19 ist am Ausleger 6 des Schaltdoms 1 befestigt. Wie aus den 6 und 7 hervorgeht, weist der Wählhebel 19 dazu mehrere, in der dargestellten Ausführungsform drei, fingerartige Vorsprünge 40 auf, die jeweils mit einer Durchgangsausnehmung 41 versehen sind. Der Ausleger 6 des Schaltdoms 1 vorliegend zwei verrundete Auslegerenden 42 auf, die zwischen die Vorsprünge 40 eingreifen. Die Durchgangsausnehmungen 41 der Vorsprünge fluchten mit Durchgangsausnehmungen 43 der Auslegerenden und bilden die Bolzenaufnahme 36 für den Bolzen 34.
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Der Bolzen 34 ist in der Bolzenaufnahme 36 verliersicher gehalten. Dazu sichern ihn Hinterschnitte 35 an den Außenseiten der Vorsprünge 40. Wird der Wählhebel 19 um den Bolzen 34 als Achse verdreht, verschwenkt der Wählhebel 19 und verschiebt aufgrund der Kopplung in einem Eingriffsbereich 33 mit dem Schalthebel 18 die Schaltwelle 4. Die Kopplung zum Schalthebel 18 ist dadurch realisiert, dass der Wählhebel 19 in eine Nut 45 eingreift, wobei die axialen Nutwände zum einen durch den Schalthebel 18 selbst und zum anderen durch eine auf die Schaltwelle 4 aufgepresste Scheibe 46 gebildet ist.
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Der Wählhebel 19 weist im einen Eingriffsbereich 33 für die Schaltwelle auf, der durch eine Armierung 44 verstärkt ist. Durch die Armierung 44 ist der Verschleiß reduziert und die übertragbaren Kräfte sind höher. Die Armierung 44 ist in dem Ausführungsbeispiel durch einen zylindrischen Stift gebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltdom
- 2
- Gehäuseflansch
- 3
- Ausnehmung
- 4
- Schaltwelle
- 5
- Platte
- 6
- Ausleger
- 7
- Hebel
- 8
- Entlüftungsöffnung
- 9
- Hebellagerung
- 10
- Kragen
- 11
- Funktionseinheit
- 12
- Schaltfinger
- 13
- Leichtbaukorpus
- 14
- (nicht belegt)
- 15
- (nicht belegt)
- 16
- Rastkontur
- 17
- Sperrelement
- 18
- Schalthebel
- 19
- Wählhebel
- 20
- Ende
- 21
- (nicht belegt)
- 22
- (nicht belegt)
- 23
- (nicht belegt)
- 24
- (nicht belegt)
- 25
- (nicht belegt)
- 26
- (nicht belegt)
- 27
- (nicht belegt)
- 28
- (nicht belegt)
- 29
- (nicht belegt)
- 30
- (nicht belegt)
- 31
- Hebelzapfen
- 32
- Hebelzapfenaufnahme
- 33
- Eingriffsbereich
- 34
- Bolzen
- 35
- Hinterschnitt
- 36
- Bolzenaufnahme
- 37
- Versteifungsrippen
- 38
- Hohlkammer
- 39
- Aussparung
- 40
- Vorsprung
- 41
- Durchgangsausnehmung
- 42
- Auslegerende
- 43
- Durchgangsausnehmung
- 44
- Armierung
- 45
- Nut
- 46
- Scheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19754760 A1 [0003]
- DE 10111911 A1 [0003]
- DE 10138729 A1 [0003]
- EP 0933563 A1 [0003]
- DE 102007045673 A1 [0005]
- DE 102011079620 A1 [0006]
