DE19604885B4

DE19604885B4 - Schaltwelle

Info

Publication number: DE19604885B4
Application number: DE19604885.0A
Authority: DE
Inventors: Karl Barnreiter; Dipl.-Ing. Johann (TU) Märkl; Dipl.-Ing. Hans-Jürgen (TU) Rudolph
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1996-02-10
Filing date: 1996-02-10
Publication date: 2018-10-25
Anticipated expiration: 2016-02-11
Also published as: DE19604885A1

Abstract

In einem Getriebegehäuse drehbar gelagerte Schaltwelle (44) zum Schalten von Funktionen von Geschwindigkeitswechselgetrieben, insbesondere in Kraftfahrzeugen, die mehrere radial abragende Arme aufweist, wobei die metallische Schaltwelle (44a) zur Erzielung zusätzlicher Funktionen teilweise mit Kunststoff umspritzt ist, wobei ein von der Schaltwelle (44) abragender segmentförmiger Stellungsgeber (56) mit stirnseitigen Nocken (57) in Verbindung mit einer federnd vorgespannten Rastklinke (60) eine den schaltbaren Funktionen entsprechende Rastierung bildet, wobei an dem segmentförmigen Stellungsgeber (56) Magnetelemente (62) angeordnet sind, die in Verbindung mit einem benachbart angeordneten Sensor (64) die Schaltpositionen der Schaltwelle (44) sensieren, und wobei die Magnetelemente (62) aus einem mit magnetisierbaren Eisenoxidpulver versetzten Kunststoff oder Elastomer gebildet und auf den Stellungsgeber (56) aufgebracht sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine in einem Getriebegehäuse drehbar gelagerte Schaltwelle zum Schalten von Funktionen von Geschwindigkeits-Wechselgetrieben, insbesondere in Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige, beispielsweise aus der DE 30 47 117 A1 , der DE 43 22 586 A1 , der DE 29 45 705 A1 , der JP H08- 303 563 A oder der DE 94 07 975 U1 bekannte Schaltwellen sind in der Regel aus Metall hergestellt und weisen Schalt- und Rastierungsfunktionen zum Schalten z. B. der Gänge oder von Fahrstufen des Getriebes auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltwelle der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die bei einfacher und fertigungstechnisch günstiger Konstruktion diese und weitere Funktionen erfüllt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltwelle mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
Erfindungsgemäß ist die Schaltwelle teilweise mit Kunststoff umspritzt, wodurch bei entsprechender Gestaltung Steuerungs- und/oder Lagerfunktionen erfüllbar sind. Eine derartige Schaltwelle ist hinsichtlich der Kosten und des Fertigungsaufwandes günstiger und hat zudem weniger Gewicht.
So kann beispielsweise durch Umspritzen einer Lagerstelle eine montagegünstige, toleranzausgleichende Lagerung der Schaltwelle unmittelbar im Getriebegehäuse verwirklicht werden.
Ferner kann durch Umspritzen eines radial von der Schaltwelle abragenden Armes mit ggf. gleichzeitigem Anspritzen eines Lagerauges in einfacher Weise eine Verbindung für ein Gestänge, z. B. einer Parksperreneinrichtung des Getriebes, geschaffen werden. Ein weiterer, federnd nachgiebiger Arm aus Kunststoff kann zugleich als montageeinfache Sicherung für die Gestängeverbindung dienen.
Erfindungsgemäß sind an einem mit einer Rastierung versehenen Stellungsgeber Magnetelemente angeordnet, die in Verbindung mit einem benachbart angeordnetem Sensor der elektronischen Steuerung des Getriebes die Schaltpositionen der Schaltwelle sensieren. Der Stellungsgeber kann dabei auf die metallische Schaltwelle aufgesetzt und durch Umspritzen mit Kunststoff lagegenau positioniert werden.
Schließlich können zwei benachbart zueinander angeordnete Segmentscheiben der Schaltwelle mit einem zwischen diese einragenden, gehäusefesten Führungsstift die axiale Führung der Schaltwelle bilden. Dadurch wird eine einfache und exakte axiale Positionierung der Schaltwelle erreicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

1 einen teilweisen Längsschnitt entlang der Getriebe-Abtriebswelle mit Abschlußdeckel und hydraulischer und elektronischer Steuerung eines automatischen CVT-Getriebes eines Kraftfahrzeuges;
2 in raumbildlicher Darstellung die Anordnung der Schaltwelle des Getriebes nach 1 im Zusammenwirken mit der elektrohydraulischen Steuerung und einer Parksperre;
3 einen Querschnitt durch das Getriebe entlang den Lagerstellen der Schaltwelle; und
4 einen teilweisen Längsschnitt durch die Schaltwelle.

Der in der 1 dargestellte Abschnitt 10 ist Teil eines elektrohydraulisch gesteuerten CVT-Getriebes mit einer Antriebswelle (nicht dargestellt) und einer Abtriebswelle 14, auf denen in ihren wirksamen Durchmessern verstellbare An- und Abtriebs-Kegelscheiben und ein Umschlingungsmittel, z. B. ein Gliederband, zur stufenlosen Übersetzungsänderung angeordnet sind. Ferner sind Getriebemittel zur Drehrichtungsumkehr (Rückwärtsgang) und hydraulisch beaufschlagbare Kupplungen zum Anfahren und zur Fahrtrichtungsumschaltung vorgesehen. Diese nicht dargestellten Getriebekomponenten sind herkömmlicher, bekannter Bauart.
Das Gehäuse 16 des Getriebes 10 endet an dem dem Getriebeein- und ausgang gegenüberliegendem Ende in einem stirnseitigen Getriebeflansch 18, auf den einander unmittelbar benachbart eine hydraulische Steuerung 20 und eine elektronische Steuerung 22 aufgesteckt und mittels Schrauben 24 befestigt sind.
Die hydraulische Steuerung 20 besteht im wesentlichen aus zwei Kanalplatten 28,30, in denen in bekannter Weise Steuerkanäle, Kolbenschieber und Magnetventile (nicht dargestellt) zum Ansteuern der Kegelscheiben und Kupplungen des Getriebes angeordnet sind.
Die elektronische Steuerung 22, die unmittelbar auf die hydraulische Steuerung 20 aufgesteckt ist, enthält in bekannter Weise eine CPU mit den logischen Verknüpfungsschaltungen, sowie Kennlinienspeicher der Schaltprogramme und entsprechende Ausgangsverstärker zur Ansteuerung der Magnetventile zur hydraulischen Steuerung des Getriebes, wobei die fahrzeugspezifischen Parameter wie Motormanagement, Leistungsanforderung (Gaspedalstellung), etc. vom Kraftfahrzeug über einen an der plattenförmigen elektronischen Steuerung 22 vorgesehenen Zentralanschluß 36 in Form einer Steckerbuchse mit entsprechenden Steckkontakten eingeleitet und Getriebesignale abgegeben werden.
Der Zentralanschluß 36 erstreckt sich dabei unter Zwischenschaltung einer Ringdichtung 38 durch einen Durchbruch 40 in einem die hydraulische und elektronische Steuerung 20,22 umschließenden Abschlußdeckel 42. Der Abschlußdeckel 42 ist wiederum mit dem Getriebeflansch 18 unter Zwischenschaltung einer Dichtung verschraubt.
Im Getriebegehäuse 16 ist ferner eine über einen Gangwählhebel (nicht dargestellt) manuell betätigbare Schaltwelle 44 in Lagerstellen 45,47 drehbar gelagert (3), die über einen ersten abragenden Arm 46 und ein Gestänge 48 mit einer Konusbüchse 50 die Klinke 52 einer Parksperre (nicht dargestellt) des Getriebes 10 betätigt. Ein federnder Sicherungsarm 53 der Schaltwelle 44 sichert dabei das um 90 ° abgebogende Ende 51 des Gestänges 48 in dem korrespondierenden Lagerauge 49 des Armes 46. Bei der Montage des Gestänges 48 ist der federnde Arm 53 entsprechend anzuheben, bis das abgebogene Ende 51 in das Lagerauge 49 eingeschoben werden kann. Anschließend hält der federnd nachgiebige Arm 53 das Gestänge 48 im Lagerauge 49 gegen Herausfallen.
Ein weiterer abragender Arm 54 der Schaltwelle 44 betätigt einen Schaltschieber 34 der hydraulischen Steuerung 20.
Ferner trägt die Schaltwelle 44 einen segmentförmigen Stellungsgeber 56 mit stirnseitigen Nocken 57, der mit einer durch eine Feder 58 vorgespannten Rastklinke 60 zusammenwirkt und an dem je Schaltstellung ein Magnetelement 62 vorgesehen ist. Die Rastklinke 60 ist über eine Achse 59 gehäusefest an der hydraulischen Steuerung 20 angelenkt. Dadurch wird eine einstellfreie, genaue Zuordnung der Schaltwelle 44 zur hydraulischen Steuerung 20 bewirkt.
Die Magnetelemente 62 dienen zur berührungslosen Sensierung der Schaltstellungen der Schaltwelle 44 nach dem Halleffekt, wobei von der elektronischen Steuerung 22 ein entsprechend angeformter Hallsensor 64 mit Sensorelementen 64a im Schwenkbereich der Magnetelemente 62 des Stellungsgebers 56 angeordnet ist (vgl. 1 und 2).
Desweiteren sind an der Schaltwelle 44 zwei radial abragende, einander benachbarte Segmentscheiben 70,72 (3 und 4) vorgesehen, in die im montierten Zustand des Getriebes 10 ein Führungsstift 74 im wesentlichen spielfrei einragt und damit die Schaltwelle 44 axial fixiert. Der Führungsstift 74 ist an dem Gehäuse der hydraulischen Steuerung 20 befestigt.
Schließlich trägt die Schaltwelle 44 noch einen weiteren radial abragenden Arm 76, der als Drehanschlag der Schaltwelle 44 in Gehäuse 16 des Getriebes 10 dient.
Wie insbesondere 4 zeigt, setzt sich die Schaltwelle 44 aus einem metallischen Wellenteil 44a und einer rohrförmigen Kunststoffumspritzung 44b zusammen. An dem metallischen Wellenteil 44a ist der Lagerzapfen 44c ausgebildet, der mit einer Lagerbüchse 78 und einer Wellendichtung 80 im Getriebegehäuse 16 die Lagerstelle 47 darstellt. Ferner ist an das metallische Wellenteil 44a der metallische Abschnitt 46a des Armes 46 angeschweißt, während der metallische Stellungsgeber 56a nur auf das metallisehe Wellenteil 44a aufgesetzt und durch teilweises Umspritzen mit dem Kunststoff lagegenau positioniert ist.
Diese metallischen Teile 44a, 56a und 46a sind somit mit Kunststoff, z. B. glasfaserverstärktem Polyamid, umspritzt, wobei wie gezeigt das Wellenteil 44b, der Arm 76, die Segmentscheiben 70,72 mit entsprechenden Versteifungsrippen 82, der Arm 54, der federnd nachgiebige Arm 53 und der Arm 46 mit dem Lagerauge 49 einstückig mitangespritzt sind. Zudem ist durch Umspritzen mit Kunststoff der Lagerzapfen 44d gebildet, der in eine Gehäusebohrung 84 des Getriebegehäuses 16 eingesetzt unmittelbar die zweite Lagerstelle 45 der Schaltwelle 44 ergibt. Ggf. können auch noch andere Funktionsteile angespritzt sein, z. B. eine Öse für die Zugfeder 58 und/oder Anschlagbunde 77 etc.
Schließlich sind die Magnetelemente 62 aus in Kunststoff integriertem Eisenoxidpulver an dem Stellungsgeber 56a befestigt, z. B. durch Kleben, Nieten oder Anspritzen. Durch anschließendes, örtliches Magnetisieren werden die mit dem Hallsensor 64 zusammenwirkenden Magnetelemente 62 aktiviert.

Claims

In einem Getriebegehäuse drehbar gelagerte Schaltwelle (44) zum Schalten von Funktionen von Geschwindigkeitswechselgetrieben, insbesondere in Kraftfahrzeugen, die mehrere radial abragende Arme aufweist, wobei die metallische Schaltwelle (44a) zur Erzielung zusätzlicher Funktionen teilweise mit Kunststoff umspritzt ist, wobei ein von der Schaltwelle (44) abragender segmentförmiger Stellungsgeber (56) mit stirnseitigen Nocken (57) in Verbindung mit einer federnd vorgespannten Rastklinke (60) eine den schaltbaren Funktionen entsprechende Rastierung bildet, wobei an dem segmentförmigen Stellungsgeber (56) Magnetelemente (62) angeordnet sind, die in Verbindung mit einem benachbart angeordneten Sensor (64) die Schaltpositionen der Schaltwelle (44) sensieren, und wobei die Magnetelemente (62) aus einem mit magnetisierbaren Eisenoxidpulver versetzten Kunststoff oder Elastomer gebildet und auf den Stellungsgeber (56) aufgebracht sind.
Schaltwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagerzapfen (44d) der Schaltwelle (44) mit Kunststoff umspritzt ist und unmittelbar in einer Bohrung (84) des Getriebegehäuses (16) geführt ist.
Schaltwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit Kunststoff teilweise umspritzter Arm (46) der Schaltwelle (44) ein in Kunststoff ausgeführtes Lagerauge (49) aufweist, in dem ein Gestänge (48) des Getriebes (10) gelagert ist.
Schaltwelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer in Kunststoff angeformter, federnd nachgiebiger Arm (53) benachbart zu dem Lagerauge (49) angeordnet ist, der als Herausfallsicherung für das Gestänge (48) dient.
Schaltwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei benachbart zueinander angeordnete Segmentscheiben (70,72) trägt, die mit einem zwischen die Segmentscheiben einragenden, gehäusefesten Führungsstift (74) die axiale Führung der Schaltwelle (44) ergeben.
Schaltwelle nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentscheiben (70,72) und/oder weitere Arme (54,76) unmittelbar aus Kunststoff gebildet und an die Schaltwelle (44) angespritzt sind.
Schaltwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein radial abragender Arm bzw. der Stellungsgeber (56a) durch zumindest teilweises Umspritzen mit Kunststoff auf der metallischen Welle (44a) in einer definierten Position gehalten ist.