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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltlager, insbesondere für eine Arretierung einer Getriebeschaltung eines Fahrzeuges, umfassend ein Lagerteil mit einem kugelförmigen Wälzkörper, der mindestens zur Hälfte in einer kalottenförmigen Aufnahme angeordnet ist, wobei zwischen der kalottenförmigen Aufnahme und dem Wälzkörper eine Vielzahl kleinerer Lagerkugeln für den Wälzkörper angeordnet sind, und die kalottenförmige Aufnahme mit einer Hülse verbunden ist, und ein Verfahren zur Herstellung eines Lagerteils für ein Schaltlager.
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Die
DE 38 14 374 A1 offenbart eine Kugelraste für eine Schaltwelle eines Kraftfahrzeuges, die eine Rastkugel aufweist, die an einer Vielzahl kleiner Lagerkugeln gehalten ist und in einer Kugelhalbschale angeordnet ist. An der Kugelhalbschale ist ein Sprengring vorgesehen, um die Rastkugel verliersicher anzuordnen. An der Kugelhalbschale ist ein hülsenförmiges Führungsteil vorgesehen, das durch eine Feder vorgespannt ist. Das hülsenförmige Führungsteil und die Kugelhalbschale sind miteinander verschweißt. Die so gebildete Kugelraste ermöglicht ein Schalten, insbesondere an Getriebeschaltungen von Fahrzeugen, wobei nachteilig ist, dass eine Vielzahl von Einzelteilen benötigt wird, die vergleichsweise aufwändig montiert werden. Zudem addieren sich Fertigungstoleranzen an den Einzelteilen, was die Schaltgenauigkeit beeinflussen kann.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltlager und ein Verfahren zur Herstellung eines Lagerteils für ein Schaltlager zu schaffen, die eine einfache Herstellung und Montage ermöglichen und eine hohe Schaltgenauigkeit gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird mit einem Schaltlager mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie einem Verfahren zur Herstellung eines Lagerteils für ein Schallager mit den Merkmalen des Anspruches 8 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Schaltlager wird ein Lagerteil mit einer kalottenförmigen Aufnahme und einer Hülse einteilig durch Tiefziehen hergestellt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit der Herstellung mehrerer Bauteile, die anschließend miteinander verbunden werden müssen. Zudem kann das Lagerteil mit vergleichsweise geringem Materialeinsatz hergestellt werden, indem aus einem Metallblech mit einer Vielzahl von Umformschritten eine Hülse und eine kalottenförmige Aufnahme ausgeformt werden. Bei dem Herstellungsverfahren kann dann nach dem Einfügen der kleineren Lagerkugeln und des kugelförmigen Wälzkörpers ein Rand verformt werden, um die Lagerkugeln und den Wälzkörper verliersicher in der kalottenförmigen Aufnahme zu halten.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Wand der Hülse und an der kalottenförmigen Aufnahme mit einer Dicke zwischen 0,3 und 0,8 mm, insbesondere zwischen 0,4 mm und 0,6 mm, vorgesehen, wobei zumindest bereichsweise auch doppelwandige Abschnitte vorgesehen sein können, die dann pro Wand diese Dicke besitzen, so dass ein doppelwandiger Abschnitt doppelt so dick ist. Dies ermöglicht den Einsatz dünner Metallbleche zur Herstellung des Lagerteils.
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Die kalottenförmige Aufnahme ist vorzugswiese an einem mittleren Boden, der beispielsweise innerhalb der Hülse angeordnet ist, einwandig ausgebildet, während eine ringförmige gebogene Aufnahme als doppelwandiger Abschnitt ausgebildet ist. Dadurch können im Bereich des doppelwandigen Abschnittes höhere Lagerkräfte aufgenommen werden, beispielsweise wenn der Wälzkörper entsprechend durch Schaltkräfte belastet wird. Die Wände können dabei in dem doppelwandigen Abschnitt formschlüssig aneinander anliegen, so dass die äußere Wand die innere Wand stützt.
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Um das Lagerteil effektiv herstellen zu können, sind die Hülse und die kalottenförmige Aufnahme vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet. Dies vermeidet Fehlmontagen und vereinfacht die Herstellung. Die Hülse kann dabei einen kleineren Durchmesser besitzen als die kalottenförmige Aufnahme, vorzugsweise um mindestens 20 % kleiner, so dass über die Hülse eine Führung einer Bewegung in Richtung einer Längsachse der Hülse erhalten wird, während über die kalottenförmige Aufnahme auch Querkräfte aufgenommen werden können.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Lagerteils für ein Schaltlager wird zunächst ein Metallblech bereitgestellt, an dem eine Hülse mit einem Boden ausgeformt wird. Der Boden wird anschließend in die Hülse rückgeformt, wobei der rückgeformte Boden in einem oder mehreren Schritten zu einer kalottenförmigen Aufnahme verformt wird. Der Boden der kalottenförmigen Aufnahme ist somit in einem mittleren Bereich angeordnet, von der sich zu einer Seite die kalottenförmige Aufnahme mit einer axialen Öffnung und auf der gegenüberliegenden Seite eine Hülse mit einer Öffnung zur gegenüberliegenden Seite erstreckt. In die kalottenförmige Aufnahme kann dann ein kugelförmiger Wälzkörper mit einer Vielzahl kleinerer Lagerkugeln eingefügt werden, um dann einen Rand der kalottenförmigen Aufnahme nach innen zu verformen, um die Lagerkugeln und den Wälzkörper verliersicher in der kalottenförmigen Aufnahme anzuordnen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 und 2 zwei Ansichten eines erfindungsgemäßen Schaltlagers in unterschiedlichen Schaltpositionen;
- 3A bis 3C mehrere Ansichten des Lagerteils mit dem kugelförmigen Wälzkörper des Schaltlagers der 1 und 2;
- 4A und 4B zwei Ansichten des Lagerteils ohne Wälzkörper, und
- 5A bis 5G mehrere schematische Ansichten zur Veranschaulichung des Herstellungsverfahrens des Lagerteils.
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In 1 ist ein Schaltlager 1 gezeigt, das eine Schaltwelle 6 umfasst, an der Schaltmulden 7 vorgesehen sind, zwischen denen eine Erhebung 8 vorgesehen ist. An der Schaltwelle 6 ist ein Zahnrad 9 eines Getriebes dargestellt, und durch Bewegen der Schaltwelle 6 in Längsrichtung können unterschiedliche Getriebestufen an der Getriebeschaltung geschaltet werden. Das Schaltlager 1 umfasst einen kugelförmigen Wälzkörper 2, der entlang der Schaltwelle 6 abrollt und an einem Lagerteil 3 gehalten ist, das zu der Schaltwelle 6 hin vorgespannt ist. Das Lagerteil 3 ist an einem Bauteil 4 bewegbar gehalten. Durch das Einrasten des Wälzkörpers 2 in die Schaltmulden 7 kann dem Benutzer beim Schalten die korrekte Schalstellung signalisiert und fixiert werden.
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Wie in 2 gezeigt ist, befindet sich innerhalb des Bauteils 4, das becherförmig ausgebildet ist, eine Hülse 15 des Lagerteils 3, wobei die Hülse 15 an einem Drehlager 17 gehalten ist. Zudem ist an einem Boden des Bauteils 4 eine Feder 11 abgestützt, die an der gegenüberliegenden Seite an einem Boden 12 einer kalottenförmigen Aufnahme 13 abgestützt ist und dadurch den Wälzkörper 2 zu der Schaltwelle 6 hin vorspannt. Zwischen dem kugelförmigen Wälzkörper 2 und der kalottenförmigen Aufnahme 13 befinden sich eine Vielzahl kleinerer Lagerkugeln, beispielsweise mehr als 20 kleine Lagerkugeln 10, die für ein leichtgängiges Drehen des Wälzkörpers 2 bei einer Bewegung der Schaltwelle 6 sorgen.
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In den 3A bis 3C ist das Lagerteil 3 dargestellt, das eine Hülse 15 und eine kalottenförmige Aufnahme 13 aufweist. Die kalottenförmige Aufnahme 13 besitzt einen Boden 12, der in einem mittleren Bereich das Lagerteils 3 angeordnet ist, so dass auf einer Seite des Bodens 12 die kalottenförmige Aufnahme 13 und auf der gegenüberliegenden Seite die Hülse 15 angeordnet sind. An dem Boden 12 und einer Innenwand der kalottenförmigen Aufnahme 13 sind die Lagerkugeln 10 angeordnet, die den kugelförmigen Wälzkörper 2 nahezu halbkreisförmig umgeben. Ein Rand 14 der kalottenförmigen Aufnahme 13 umgreift etwas mehr als die Hälfte des kugelförmigen Wälzkörpers 2, so dass dieser verliersicher an der kalottenförmigen Aufnahme 13 gehalten ist. Die Hülse 15 weist auf der zur kalottenförmigen Aufnahme 13 abgewandten Seite einen nach außen hervorstehenden Flansch 16 auf, der zur axialen Fixierung des Drehlagers 19 dient und zudem auch zur Führung des Lagerteils 3 innerhalb des Bauteils 4 eingesetzt werden kann.
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In den 4A und 4B ist das Lagerteil 3 ohne den Wälzkörper 2 und die Lagerkugeln 10 dargestellt. Es ist erkennbar, dass die Hülse 15 und die kalottenförmige Aufnahme 13 einteilig hergestellt sind, wobei für die Herstellung ein Tiefziehverfahren eingesetzt wird. Ein Boden 12 innerhalb der Hülse 15 ist dabei einwandig ausgebildet, während die kalottenförmige Aufnahme 13 ab einem Kontaktpunkt zwischen dem Boden 12 und der Hülse 15 doppelwandig ausgebildet ist, so dass zwei Wände des tiefgezogenen Bauteils aneinander anliegen. Die Wände können dabei formschlüssig aneinander anliegen, optional auch durch Kleben oder andere stoffschlüssige Verbindungen verstärkt, um eine stabile Lageraufnahme bereitzustellen. Die beiden Wände münden an dem Rand 14, an dem diese schlaufenförmig gebogen sind. Die Hülse 15 besitzt dabei einen geringeren Durchmesser als die kalottenförmige Aufnahme 13 in dem Bereich der größten radialen Erstreckung, vorzugsweise kleiner 10 %, insbesondere kleiner 20 %.
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Das Herstellungsverfahren des Lagerteils 3 ist in den 5A bis 5G schematisch dargestellt. Zunächst wird ein dünnes Metallblech 20, das plattenförmig ausgebildet ist, durch einen Stempel 30 verformt, so dass eine Hülse 21 mit einem Boden 22 hergestellt wird (5B). Anschließend wird der Boden 22 rückgeformt, so dass der Boden in die Hülse 21 hineinragt, wie dies in 5C gezeigt ist. Dieser gewölbte Boden 24 ist somit innerhalb der Hülse 21 angeordnet und bildet eine Vorstufe einer kalottenförmigen Aufnahme aus, wobei die Ränder 25 des Bodens sich noch axial erstrecken. Das Rückformen des gewölbten Bodens 24 erfolgt über einen Stempel 23. In weiteren Umformschritten wird gemäß 5D und 5E eine Hülse 15' mit verringertem Durchmesser hergestellt, während eine halbkreisförmige Aufnahme 13' einen größeren Durchmesser als die Hülse 15' besitzt. Die Aufnahme 13' weiter ausgeformt, bis gemäß 5G das Lagerteil 3 hergestellt wird, das eine Hülse 15 und eine kalottenförmige Aufnahme 13 mit einem Rand 14 besitzt. Nachdem aus einem einteiligen Metallblech 20 im Tiefziehverfahren das Lagerteil 3 als Rohling herstellt wurde, können nun die Lagerkugeln 10 in die kalottenförmige Aufnahme 13 eingefügt werden, bevor dann der kugelförmige Wälzkörper 2 zu etwas mehr als der Hälfte in die Aufnahme 13 eingefügt wird. Anschließend wird der Rand 14 nach innen umgebogen, um den Wälzkörper 2 und die Lagerkugel 10 verliersicher in der kalottenförmigen Aufnahme 13 anzuordnen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltlager
- 2
- Wälzkörper
- 3
- Lagerteil
- 4
- Bauteil
- 6
- Schaltwelle
- 7
- Schaltmulde
- 8
- Erhebung
- 9
- Zahnrad
- 10
- Lagerkugel
- 11
- Feder
- 12
- Boden
- 13, 13'
- Aufnahme
- 14
- Rand
- 15, 15'
- Hülse
- 16
- Flansch
- 17
- Drehlager
- 19
- Drehlager
- 20
- Metallblech
- 21
- Hülse
- 22
- Boden
- 23
- Stempel
- 24
- Boden
- 25
- Rand
- 30
- Stempel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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