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Die Erfindung betrifft eine Schaltstange
eines Kfz-Schaltgetriebes, die einen Stangenkörper, eine Schaltgabel, und
einen Mitnehmer umfasst, die fest miteinander verbunden sind und
zumindest teilweise als Blechstanz- und -prägeteile ausgebildet sind, wobei
der Stangenkörper
beiderseits axial endseitig jeweils mit einem zylindrischen Lagerzapfen
versehen ist.
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Schaltstangen dienen in Stufenwechselgetrieben,
die auch häufig
einfach als Schaltgetriebe bezeichnet werden, zur getriebeinternen
Durchführung
von Schaltvorgängen,
d.h. dem Ein- und Auslegen von Gängen.
Hierzu ist die Schaltstange begrenzt axialbeweglich in dem jeweiligen
Getriebegehäuse
gelagert und weist einerseits einen Mitnehmer und andererseits eine
Schaltgabel auf. In einer neutralen Mittellage der Schaltstange
wird in einem Wählvorgang,
d.h. bei der Auswahl der aktiven Schaltgasse, ein extern betätigbares
Schaltelement, das zumeist als Schaltwelle ausgebildet ist, über einen
Schaltfinger mit dem Mitnehmer in Eingriff gebracht. Die Schaltgabel
befindet sich permanent in Eingriff mit einer drehfest auf einer
benachbarten Getriebewelle gelagerten Schaltmuffe. Bei dem Einlegen
eines Ganges wird durch eine Axialverschiebung der Schaltstange
und damit der Schaltgabel die Schaltmuffe in Richtung eines auf
der Getriebewelle drehbar gelagerten Gangzahnrades verschoben. Dabei
wird üblicherweise
durch eine vorgeschaltete Reibringsynchronisiervorrichtung zunächst Synchronlauf
zwischen der Getriebewelle und dem Gangzahnrad hergestellt. Nach
erreichtem Synchronlauf wird durch das Ineinanderschieben der Schaltverzahnungen
des betreffenden Gangzahnrades und der Schaltmuffe eine drehfeste
Verbindung zwischen dem Gangzahnrad und der Getriebewelle hergestellt, wodurch
der betreffende Gang eingelegt und die zugeordnete Getriebeübersetzung
wirksam ist.
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Einer einzigen Schaltstange sind
zumeist zwei Gänge
zugeordnet, die wechselseitig ein- und auslegbar sind. Ein Sechsganggetriebe
mit sechs Vorwärtsgängen und
einem Rückwärtsgang
benötigt daher
mindestens vier Schaltstangen. Die Schaltstangen können in
unterschiedlicher Form ausgebildet sein, wobei bei deren Ausgestaltung möglichst
hohe Stabilität,
geringer Platzbedarf, niedriges Bauteilgewicht, und günstige Herstellungskosten
angestrebt werden. Hinzu kommt die Anforderung einer möglichst
exakten und leichtgängigen
Lagerung.
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In bekannten Schaltgetrieben werden Schaltstangen
verwendet, bei denen zumindest der Stangenkörper als gestanztes und geprägtes Blechbauteil
mit beiderseits endseitigem Rechteckquerschnitt ausgebildet und
gehäuseseitig
in gestanzten Rechtecknuten gelagert ist. Hierdurch ergeben sich aber
nachteilig ein hoher reibungsbedingter Betätigungswiderstand der Schaltstangen
und Probleme hinsichtlich der Fertigungsgenauigkeit der Lagerungen.
Des weiteren sind Schaltgetriebe bzw. diesen zugeordnete Schaltstangen
bekannt, bei denen die Stangenkörper
aus Rundmaterial bestehen und endseitig zylindrische Lagerzapfen
aufweisen, die zum Eingriff in gehäuseseitig angeordnete Linear-Kugellager
vorgesehen sind. Durch die Verwendung von Axialkugellagern ergibt
sich zwar eine sehr widerstandsarme Lagerung der Schaltstangen,
der Fertigungsaufwand ist aber ungünstig hoch. Im übrigen ergibt
sich bei einer derartigen Bauweise des Stangenkörpers nachteilig ein hohes
Bauteilgewicht und ein relativ großer Bauraumbedarf. Auch kann
im Laufe der Betriebszeit ein Lagerschaden auftreten, der zu einem
unexakten und hakeligen Schaltungsablauf führt. Man hat daher versucht,
die kostengünstige und
platzsparende Bauweise von Schaltstangen in Blech- oder Verbundausführung mit
zylindrischen Lagerzapfen an den Enden des Stangenkörpers zu verbinden,
ohne auf Axialkugellager zurückgreifen
zu müssen.
So ist aus der
DE
196 01 623 A1 eine Schaltstange bekannt, deren Stangenkörper, Schaltgabel
und Mitnehmer in Blechstanz- und -prägetechnik hergestellt sind
und an dessen Stangenkörper beiderseits
endseitig zylindrische Lagerzapfen aus Kunststoff angeformt sind.
Eine ähnliche
Schaltstange wird in der
DE
100 45 506 A1 beschrieben, wobei der betreffende Stangenkörper beiderseits
endseitig bevorzugt in einem Spritzgussverfahren aufgebrachte zylindrische
Kunststoffkappen aufweist, die an ihrer Außenfläche mit achsparallelen Ölentlastungsnuten
versehen sind. Derartige zumeist aufgespritzte Lagerzapfen ermöglichen
in Verbindung mit den zugeordneten gehäusefesten Lagerbohrungen zwar eine
relativ reibungsarme und preisgünstige
Lagerung der Schaltstange, haben aber den Nachteil einer geringen
Präzision
und eines über
die Betriebszeit betrachtet hohen Verschleißes.
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Es ist daher das Problem der vorliegenden Erfindung,
eine Schaltstange der eingangs genannten Bauart mit einer preisgünstig herstellbaren
exakten und verschleißarmen
Lagerung bereitzustellen.
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Das Problem wird erfindungsgemäß in Verbindung
mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Stangenkörper beiderseits axial
endseitig jeweils ein Anschlussstück mit flachem, weitgehend
rechteckigen Querschnitt aufweist, dass auf den Anschlussstücken jeweils
eine zylindrische Lagerhülse
befestigt ist, und dass die Lagerhülsen aus einem Metall hergestellt
sind und jeweils einen Lagerzapfen bilden, der zur Lagerung in einer
gehäuseseitig
angeordneten gleitbeschichteten Lagerbuchse vorgesehen ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der
erfindungsgemäßen Schaltstange
sind in den Unteransprüchen 2
bis 10 aufgeführt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung
der Lagerzapfen kann zumindest für
den Stangenkörper der
Schaltstange ein preiswert herstellbares und platzsparend in dem
betreffenden Schaltgetriebe anordenbares Blechstanz- und -prägeteil verwendet werden.
Dabei werden auch die Vorteile einer zylindrischen Lagerung, wie
hohe Präzision
bei geringen Herstellungskosten, uneingeschränkt genutzt. Durch die Verwendung
einer z.B. aus Stahlrohr herstellbaren Lagerhülse als Lagerzapfen ergibt
sich darüber hinaus
in Verbindung mit einer gehäuseseitig
in einer Lagerbohrung angeordneten, beispielsweise mit Teflon gleitbeschichteten
Lagerbuchse eine sehr reibungs- und verschleißarme Lagerung der Schaltstange.
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Zur Befestigung an dem Stangenkörper der Schaltstange
sind die Lagerhülsen
zweckmäßig jeweils
auf die entsprechend dimensionierten Anschlussstücke aufgepresst, wobei die
Schmalseiten der Anschlussstücke
zur Vermeidung von präzisionsbeeinträchtigenden
Deformationen vorteilhaft entsprechend der zylindrischen Innenkontur
der Lagerhülsen
zylindrisch ausgeformt sind. Bei entsprechender Dimensionierung
der Bauteile kann die jeweilige Lagerhülse alleine durch die Verwendung
einer festeren Presspassung auf dem zugeordneten Anschlussstück des Stangenkörpers befestigt
werden. In diesem Fall weist der Stangenkörper zur axialen Justierung
der Lagerhülsen
auf den Anschlussstücken
vorteilhaft axial beidseitig jeweils eine radiale Anschlagfläche auf,
an welche die jeweilige Lagerhülse
beim Aufpressen anstößt.
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Bei Verwendung schwächer dimensionierter Bauteile
kann zur Vermeidung unerwünschter
Deformationen der Lagerhülsen
und der Anschlussstücke nur
eine leichte Presspassung verwendet werden. In diesem Fall kann
die Befestigung und die axiale Justierung der Lagerhülsen auf
den Anschlussstücken dadurch
bewerkstelligt werden, dass die Anschlussstücke jeweils mit einer Zentralbohrung
und die Lagerhülsen
jeweils mit einer korrespondierenden Radialbohrung versehen sind,
in die ein bevorzugt als Spannhülse
ausgebildetes zylindrisches Verbindungselement eingesetzt wird.
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Zur geräuscharmen Begrenzung der Schaltwege
der Schaltstange ist vorteilhaft endseitig jeweils innerhalb der
Lagerhülse
ein axial hervorstehendes Anschlagelement aus Kunststoff angeordnet,
wobei als Werkstoff des Anschlagelementes bevorzugt Gummi zur Anwendung
kommt. Zur einfachen Montage durch axiales Einpressen des jeweiligen
Anschlagelementes in die zugeordnete Lagerhülse ist vorteilhaft an dem
betreffenden Anschlussstück
endseitig eine axiale Öffnung
mit einer inneren radialen Erweiterung und an dem Anschlagelement
ein korrespondierender hervorstehender axialer Befestigungssteg
mit einer endseitigen radialen Erweiterung vorgesehen, durch die
nach dem Einpressen eine sichere formschlüssige Befestigung des Anschlagelementes
an dem betreffenden Anschlussstück
des Stangenkörpers
gewährleistet
ist.
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Da die gehäuseseitigen Lagerbohrungen
zumeist als Sackbohrungen ausgebildet sind, ist es für eine widerstandsarme
Axialbewegung der Schaltstange erforderlich, sogenannte Druckentlastungsöffnungen
zum Ein- und Austritt von Luft bzw. Öl vorzusehen. Vorliegend sind
ohne die Verwendung von Anschlagelementen jeweils durch die beiden
Zwischenräume
zwischen den Innenseiten der Lagerhülsen und den Breitseiten der
Anschlussstücke
jeweils bauartbedingt zwei Druckentlastungskanäle gegeben. Bei Verwendung
der Anschlagelemente kann aber jeweils ein Druckentlastungskanal
auf einfache Weise dadurch geschaffen werden, dass das jeweilige
Anschlagelement mindestens eine axial verlaufende Aussparung aufweist.
Zwei Druckentlastungskanäle
ergeben sich auf einfache Weise dadurch, dass der Querschnitt des
jeweiligen Anschlagelementes in der Ausrichtung und Größe weitgehend dem
Querschnitt des zugeordneten Anschlussstückes entspricht.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den
beigefügten
Zeichnungen, die beispielhaft zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Schaltstange
dienen.
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Hierzu zeigt:
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1 den
Aufbau einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Schaltstange in einer teilweise geschnittenen
radialen Seitenansicht,
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1a einen
Lagerzapfen der Schaltstange von 1 in
der Axialansicht IA nach 1,
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1b den
Lagerzapfen von 1 und 1a in der axialen Schnittansicht
IB–IB
nach 1,
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1c den
Lagerzapfen von 1, 1a, und 1b in der axialen Schnittansicht IC–IC nach 1, und
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2 den
Aufbau einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Schaltstange in einer teilweise geschnittenen
radialen Seitenansicht.
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Die in 1 abgebildete
Schaltstange 1 umfasst im wesentlichen einen Stangenkörper 2,
eine Schaltgabel 3, und einen Mitnehmer 4, die
vorliegend als Blechstanz- und -prägeteile ausgebildet sind und miteinander
verschweißt
oder in anderer Weise fest miteinander verbunden sind. Der Stangenkörper 2 weist
bezüglich
seiner Längsachse 5 beiderseits endseitig
jeweils ein Anschlussstück 6 mit
flachem, weitgehend rechteckigen Querschnitt 7 auf, das durch
Freistiche 8 von dem restlichen Stangenkörper 2 abgegrenzt
ist. Auf den Anschlussstücken 6 ist
jeweils eine Lagerhülse 9 aus
Metall angeordnet, durch die ein zylindrischer Lagerzapfen 10 gebildet
wird. Die Lagerzapfen 10 sind, wie zur Veranschaulichung einseitig
dargestellt ist, zum axial verschiebbaren und radial lagernden Eingriff
in eine gleitbeschichtete Lagerbuchse 11 vorgesehen, die
in einer zugeordneten Lagerbohrung 12 eines Getriebegehäuses 13 angeordnet
ist. Zur radialen Justierung der Lagerhülsen 9 sind die Schmalseiten 14 der
Anschlussstücke 6 hinsichtlich
ihres radialen Abstandes auf die Innendurchmesser der Lagerhülsen 9 angepasst
und entsprechend der zylindrischen Innenkontur 15 der Lagerhülsen 9 zylindrisch
ausgeformt. Zur axialen Justierung und Befestigung der Lagerhülsen 9 auf
den Anschlussstücken 6 weisen
die Anschlussstücke 6, wie
insbesondere in der axialen Schnittansicht IC–IC von 1c erkennbar ist, jeweils eine Zentralbohrung 16 und
die Lagerhülsen 9 jeweils
eine korrespondierende Radialbohrung 17 auf, in die jeweils
ein vorliegend als Spannhülse 18 ausgebildetes
zylindrisches Verbindungselement 19 eingesetzt ist. Zur
Axialbegrenzung der Schaltwege der Schaltstange 1 ist beiderseits
axial endseitig des Stangenkörpers 2 jeweils
ein Anschlagelement 20 aus Gummi angeordnet, das axial
hervorstehend innerhalb der jeweiligen Lagerhülse 9 angeordnet ist
und eine ebene radiale Anschlagfläche 21 zum Anschlag
an einen gehäuseseitigen
Bohrungsboden 22 aufweist. Zur formschlüssigen Befestigung des jeweiligen
Anschlagelementes 20 an dem Stangenkörper 2 weist das zugeordnete
Anschlussstück 6 endseitig
eine axiale Öffnung 23 mit
einer inneren radialen Erweiterung 24 und das Anschlagelement 20 einen
korrespondierenden axialen Befestigungssteg 25 mit einer
endseitigen radialen Erweiterung 26 auf, so dass sich nach axialem
Einpressen des Anschlagelementes 20 ein hinterschnittener
Eingriff der endseitigen Erweiterung 26 des Befestigungssteges 25 in
die innere Erweiterung 24 der Öffnung 23 ergibt.
Wie insbesondere in der Axialansicht IA von 1a und in der axialen Schnittansicht
IB–IB
von 1b erkennbar ist,
entspricht der äußere Querschnitt 27 des
jeweiligen Anschlagelementes 20 in Ausrichtung und Größe weitgehend
dem Querschnitt 7 des zugeordneten Anschlussstückes 6,
wodurch sich jeweils zwischen der Innenkontur 15 der Lagerhülse 9 und
dem Anschlagelement 20 zwei Druckentlastungskanäle 28 ergeben,
die weiter innen durch die Zwischenräume zwischen der Lagerhülse 9 und
dem Anschlussstück 6 fortgeführt werden.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung
der Schaltstange 1 wird die kostengünstige und platzsparende Blechstanz-
und -prägebauweise
mit den Vorteilen zylindrischer Lagerzapfen 10 verbunden. Durch
die vorliegend verwendete Ausbildung der Schaltstangenlagerungen
sind die betreffenden Lagerbauteile, insbesondere die metallischen
Lagerhülsen 9 und
die gleitbeschichteten Lagerbuchsen 11, als separate Bauteile
kostengünstig
mit hoher Präzision
herstellbar. Darüber
hinaus ergibt sich aus der vorgesehenen Bauweise auch ein geringer
Verschleiß und
eine hohe Lebensdauer der Schaltstangenlagerungen.
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Die in 2 abgebildete
Schaltstange 1' ist weitgehend
identisch mit der Schaltstange 1 nach 1. Zur Vereinfachung der Herstellung
der Schaltstange 1' sind
nunmehr die Lagerhülsen 9' unter Verwendung
einer festeren Presspassung nur mittels einer Pressverbindung mit
den zugeordneten Anschlussstücken 6' verbunden.
Somit kann nunmehr auf die Anbringung von Bohrungen und die Verwendung
von Verbindungselementen wie bei der Schaltstange nach 1 verzichtet werden. Zur
axialen Fixierung der Lagerhülsen 9' weist der Stangenkörper 2' an den Freistichen 8' jeweils radiale
Anschlagflächen 29 auf,
die zum Anschlag der Lagerhülsen 9' beim Aufpressen
vorgesehen sind.
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- 1
- Schaltstange
- 1'
- Schaltstange
- 2
- Stangenkörper
- 2'
- Stangenkörper
- 3
- Schaltgabel
- 4
- Mitnehmer
- 5
- Längsachse
- 6
- Anschlussstück
- 6'
- Anschlussstück
- 7
- Querschnitt
- 8
- Freistich
- 8'
- Freistich
- 9
- Lagerhülse
- 9'
- Lagerhülse
- 10
- Lagerzapfen
- 10'
- Lagerzapfen
- 11
- Lagerbuchse
- 12
- Lagerbohrung
- 13
- Getriebegehäuse
- 14
- Schmalseite
- 15
- Innenkontur
- 16
- Zentralbohrung
- 17
- Radialbohrung
- 18
- Spannhülse
- 19
- Verbindungselement
- 20
- Anschlagelement
- 21
- Anschlagfläche
- 22
- Bohrungsboden
- 23
- axiale Öffnung
- 24
- radiale
Erweiterung
- 25
- axialer
Befestigungssteg
- 26
- radiale
Erweiterung
- 27
- äußerer Querschnitt
- 28
- Druckentlastungskanal
- 29
- radiale
Anschlagfläche