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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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Bezugszeichenliste
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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
