DE19924275A1

DE19924275A1 - Schalteinrichtung mit einem Wälzlager als Dämpfungselement

Info

Publication number: DE19924275A1
Application number: DE19924275A
Authority: DE
Inventors: Rainer Schuebel
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2000-11-30

Abstract

Eine Schalteinrichtung eines Schaltgetriebes mit mindestens einem relativ zum Schaltgetriebe schwenkbeweglich sowie axial verschiebbar angeordneten Übertragungsmittel (2) zum Übertragen von Schaltbewegungen weist ein Wälzlager (9) mit Dämpfungselementen (22) auf, wobei das Wälzlager (9) zwischen dem Übertragungsmittel (2) und einem axialen Anschlag (6) angeordnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für ein Schaltgetriebe, mit minde stens einem relativ zum Schaltgetriebe schwenkbeweglich sowie axial ver schiebbar angeordneten Übertragungsmittel zum Übertragen von Schaltbewe gungen sowie Wählbewegungen und mit mindestens einem zumindest axial festen Anschlag zum Begrenzen des axialen Verschiebeweges des Übertra gungsmittels.

Hintergrund der Erfindung

Derartige Schalteinrichtungen weisen häufig Übertragungsmittel auf, die als Schaltwellen ausgebildet sind. An einer derartigen Schaltwelle sind ein oder mehrere Schaltfinger angeordnet. Die Schaltfinger sind mit jeweils einer Nabe auf der Schaltwelle befestigt. Schaltfinger und Naben liegen dabei in den ver schiedensten Ausbildungsformen vor. Die Schaltwelle überträgt von einem Schalthebel initiierte Schaltbewegungen an ein oder mehrere Schaltglieder. Die Schaltglieder sind z. B. Schaltgabeln. Für das Übertragen der Schaltbewe gung ist die Schaltwelle axial verschiebbar und um ihre eigene Mittelachse schwenkbeweglich im Schaltgetriebe gelagert. Zur Schaltung des Schaltgetrie bes wird die Schaltwelle in der Regel axial aus einer Neutral- oder Mittelpositi on in eine Schaltgasse verschoben. In der Schaltgasse ist einer der Schaltfin ger in seiner Stellung auf Mitnehmerelemente, z. B. von Schaltgabeln, der zur Gasse gehörigen zwei Gänge ausgerichtet. Durch das Schwenken der Schalt stange, in die eine oder andere Richtung, wird der eine oder andere zur Gasse gehörende Gang gewählt. Dabei wird die Schaltbewegung von der Schaltstan ge mittels des Schaltfingers über die Mitnehmer auf die Schaltgabeln übertra gen.

Der axiale Verschiebeweg der Schaltwelle wird bei der Wahl der Gasse durch einen axialen relativ zum Schaltgetriebe axial fest angeordneten Anschlag be grenzt. Auf diese Weise ist eine exakte Stellung des Schaltfingers zu den Mit nehmern abgesichert. An der Schaltwelle ist eine Anschlagfläche ausgebildet, die dabei an dem erwähnten Anschlag satt anliegt. Denkbar ist zum Beispiel, daß die Anschlagfläche an einer Nabe eines Schaltfingers ausgebildet ist. Die sich berührenden Oberflächen des Anschlages und der Anschlagfläche sind zumeist plane metallische Oberflächen.

So ist z. B. in EP 0 582 804 eine Schalteinrichtung beschrieben, deren Schalt stange zur Wahl einer Gasse für den ersten und zweiten Gang in die eine Richtung sowie zur Wahl einer Gasse für den fünften und den Rückwärtsgang in die andere Richtung jeweils axial gegen einen Anschlag fährt. An der Schaltwelle sind dazu Anschlagelemente mit Schaltfingern angeordnet. Die Anschläge sind durch plane Flächen an Lageraugen des Gehäuses des Schaltgetriebes gebildet. In der jeweiligen Gasse liegt dabei das entsprechen de Anschlagelement der Schaltstange mit einer Anschlagfläche an diesen pla nen Flächen an.

Die Oberflächen derartiger Anschläge und der Anschlagflächen werden in der Regel bei den Schaltbewegungen sehr schnell und unter Wirkung einer Kraft impulsartig zusammengeführt. Dieses Aufeinandertreffen erzeugt ein metalli sches Klicken oder ähnliche unerwünschte Geräusche. Der Stand der Technik sieht manchmal zwischen den Anschlägen angeordnete Dämpfungsscheiben vor, die zumeist aus Gummi sind und die Geräusche dämpfen bzw. beseitigen.

In DE 44 32 238 A1 ist z. B. eine derartige Scheibe, zwischen einem Anschlag am Gehäuse des Schaltgetriebes und dem Übertragungsmittel angeordnet, dargestellt.

Bei der Gangwahl innnerhalb der Gasse, also bei der Schwenkbewegung der Schaltstange reiben die aneinandergepreßten metallischen Flächen gegenein ander. Der dabei entstehende Widerstand und das teilweise ungleichmäßige Aneinandergleiten der Flächen kann sich nachteilig auf die Qualität des Schaltvorganges oder nachteilig auf das Schaltempfinden der Bedienperson auswirken. Ist zwischen den Anschlägen eine Gummischeibe eingesetzt, reibt Metall auf Gummi. Der bei dieser Reibverbindung entstehende Widerstand ist sehr hoch. Die Schaltstange schwenkt stark gebremst und unstetig. Die Quali tät des Schaltvorganges und das Schaltempfinden der Bedienperson sind da von wiederum nachteilig beeinflußt.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine kostengünstige Schalteinrichtung zu schaffen, deren Schaltstange bei Schaltvorgängen geräuscharm an Anschlä gen im Schaltgetriebe anläuft, und mit der gleichzeitig die Qualität des Schalt vorganges und das Schaltempfinden der Bedienperson verbessert werden.

Die Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch erfüllt, daß zwischen dem Übertragungsmittel und dem Anschlag ein Wälzlager angeordnet ist, das ein Dämpfungselement aufweist. Das Wälzlager ist kon zentrisch zur Schwenkachse des Übertragungsmittels angeordnet. Das Wälz lager nimmt axiale Kräfte auf, die infolge des Anschlagens des Übertragungs mittels an den Anschlag entstehen. Das Wälzlager ist mit einem Dämpfungs element versehen, um die impulsartigen Stöße des Aufeinandertreffens der Anschlagflächen zu dämpfen und die dadurch entstehenden Geräusche zu mindern oder zu beseitigen. Es ist denkbar, daß das Dämpfungselement als ein eigenständig ausgebildeter Puffer in das Wälzlager integriert ist oder an einem Wälzlagerelement mit Doppelfunktion ausgebildet ist. Bei einer axialen Bewegung des Übertragungsmittels gegen den Anschlag trifft das Übertra gungsmittel auf das Wälzlager. Das Wälzlager übt eine Doppelfunktion aus. In seiner ersten Funktion dämpft das Wälzlager das Auftreffen des Übertra gungsmittels auf den Anschlag. Die zweite Funktion des Wälzlagers sichert ab, daß das Übertragungsmittel sich bei Schwenkbewegungen nahezu reibungsfrei gegen den Anschlag verdreht. Mit einer derartigen Anordnung wird die Qualität des Schaltvorganges verbessert. Da infolge der Rollbewegung der Rollkörper der Widerstand durch Reibung nahezu entfällt, verbessert sich der Schalt komfort wesentlich.

Das anfangs erwähnte separat ausgebildete und in das Wälzlager integrierte Dämpfungselement kann z. B. durch eine Scheibe gebildet sein, die eine harte und eine weiche Seite aufweist. Diese Scheibe ist als Wälzlagerscheibe in das Wälzlager integriert. Die harte Seite liegt dabei an den Rollkörpern an und die weiche Seite weist in Richtung des Übertragungsmittels. Beim Anschlagen des Übertragungsmittels auf das Wälzlager trifft das Übertragungsmittel zuerst auf die weiche und dämpfende Seite der Scheibe und stützt sich dann über die Rollkörper an dem Anschlag ab.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Dämpfungs element durch elastisch verformbare Rollkörper des Wälzlagers gebildet ist. In diesem Fall üben die Rollkörper des Wälzlagers eine Doppelfunktion aus. Ei nerseits dämpft ihre Elastizität die Folgen des axialen Anschlagens des Über tragungsmittels und andererseits ist das Übertragungsmittel bei seiner Schwenkbewegung gegen den Anschlag auf ihnen gelagert. Die Rollkörper sind aus einem elastischen Material gefertigt, das unter axialen Stößen einfe dert und daß bei Rollbewegungen in Wälzrichtung seine runde Form im we sentlichen beibehält, zumindest aber unter elastischer Verformung abrollt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die ela stisch verformbaren Rollkörper in einem Axialkäfig geführt sind und daß die Rollkörper zumindest bis auf die Breite des Axialkäfigs elastisch verformbar sind. Der Axialkäfig bildet dabei einen Endanschlag für das Übertragungsmittel. Beim Auftreffen des Übertragungsmittels auf die elastischen Wälzkörper, ver formen sich diese unter Umständen soweit, daß sie axial in den Axialkäfig voll ständig eintauchen. Das Übertragungsmittel trifft dann auf den Axialkäfig, der ein weiteres axiales Verschieben des Übertragungsmittels verhindert. Die Ta schen des Axialkäfigs, in denen die Rollkörper geführt sind, weisen genügend Raum auf, um das verdrängte Volumen der Rollkörper aufzunehmen. Nach der stoßartigen Belastung entspannen sich die Rollkörper in axialer Richtung zu mindest teilweise und übernehmen bei Schwenkbewegungen des Übertra gungsmittels dessen Lagerung.

Weiterhin ist die Erfindung mit einem Wälzlager ausgestaltet, bei dem sowohl die Rollkörper als auch der Axialkäfig Dämpfungselemente bilden. Der Axialkä fig wirkt nach dem elastischen Einfedern der Wälzkörper und deren Eintauchen in die Käfigtaschen nicht nur als Endanschlag, sondern als Dämpfungselement für besonders harte Stöße. Hierzu ist der Axialkäfig auch aus einem dämpfen den Material gefertigt. Es ist auch denkbar, den Käfig aus einem gleitfähigen Material zu fertigen. Wenn bei der Schwenkbewegung des Übertragungsmittels die Wälzkörper aufgrund hoher axialer Belastung eingefedert in den Taschen verbleiben, wirkt der Axialkäfig notfalls als Gleitlager für die Schwenkbewegun gen des Übertragungsmittels gegen den Anschlag.

Für ein Wälzlager, das das Übertragungsmittel generell unter hohen Axiallas ten lagern muß, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß das Dämpfungselement wiederum durch elastisch verformbare Rollkörper gebildet ist, und die elastisch verformbaren Rollkörper zwischen sogenannten tragen den Rollkörpern angeordnet sind. Dabei sind die tragenden Rollkörper im Ver gleich zu den elastisch verformbaren Rollkörpern starr. Die elastisch verform baren Rollkörper weisen einen größeren Durchmesser als die starren Rollkör per auf. Sie sind jedoch soweit elastisch, daß sie sich unter Axiallast zumindest bis auf den Durchmesser der starren Rollkörper elastisch verformen. Die ela stisch verformbaren Rollkörper fangen somit dem Berührungsstoß zwischen dem Übertragungsmittel und dem Anschlag ab, verformen sich dabei soweit, bis das Übertragungsmittel durch die starren Rollkörper getragen ist. Durch die starren Rollkörper wird eine hohe Tragfähigkeit gewährleistet. Über das Ver hältnis der Anzahl der elastisch verformbaren Rollkörper zu den starren Roll körpern sind der Dämpfungsgrad bzw. die Höhe des Reibwiderstandes steuer bar. Günstig ist eine Anordnung im Axialkäfig, bei der sich die elastischen Roll körper in der Reihenfolge mit starren Rollkörpern abwechseln.

Schließlich ist vorgesehen, daß die Dämpfungselemente aus einem Elastomer oder einem thermoplastischen Kunststoff gebildet sind. Es ist auch denkbar, daß, z. B. in einem Wälzlager, die Kugeln aus einem Elastomer gebildet sind und der Axialkäfig aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist.

Als Rollkörper sind in dem Wälzlager gemäß Erfindung alle denkbaren Wälz körper, wie Kugeln, Nadeln oder Rollen der verschiedensten Ausführungsfor men einsetzbar. Ein Wälzlager gemäß Erfindung läßt sich, insbesondere in der Massenfertigung und wenn Kunststoffe verwendet werden, kostengünstig her stellen. Hohe Anforderungen an die Laufgenauigkeit, so z. B. an die Durch messersortierungen, der Kunststoff- oder Gummiteile bestehen in dieser An wendung nicht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht einer Schalteinrichtung, mit einer Schalt welle als Übertragungsmittel und einem zwischen der An schlagfläche des Übertragungsmittels und einem Anschlag angeordneten Wälzlager;

Fig. 2 die Teilansicht der Schalteinrichtung nach Fig. 1, wobei die Schaltwelle unter einer Last gegen den Anschlag fährt;

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schalteinrichtung mit einer Schaltwelle und einem Wälzlager, in dem elas tisch verformbare Rollkörper sowie starre Rollkörper auf genommen sind, im unbelasteten Zustand und

Fig. 4 eine Darstellung der Schalteinrichtung nach Fig. 3, bei der die Schaltwelle unter Last gegen den Anschlag fährt.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Schalteinrichtung 1. Das Übertragungs mittel 2 ist durch eine Schaltwelle 3 gebildet. Die Schaltwelle 3 ist mittels eines Lagers 4 im Gehäuse 5 des nicht weiter dargestellten Schaltgetriebes axial verschiebbar und schwenkbeweglich gelagert. Eine plane Fläche 5a am Ge häuse 5 bildet einen axialfesten Anschlag 6. Auf der Schaltwelle 3 sitzt eine Nabe 7, an der ein Schaltfinger 7a und ein weiterer Schaltfinger 7b ausgebildet sind. An der dem Anschlag 6 zugewandten Seite der Nabe 7 ist eine plane Anschlagfläche 8 ausgebildet. Ein Wälzlager 9 sitzt auf der Schaltwelle 3. Das Wälzlager 9 ist als ein Axiallager 10 ausgebildet und zwischen dem Anschlag 6 und der Anschlagfläche 8 angeordnet. Das Axiallager 10 weist einen Axialkäfig 11 und als Rollkörper elastisch verformbare Kugeln 12 auf. Die elastisch ver formbaren Kugeln 12 bilden ein Dämpfungselement 22.

Fig. 2 zeigt, wie die Schaltwelle 3 unter einer Kraft F mittels der Nabe 7 gegen den Anschlag 6 fährt. Die Anschlagfläche 8 wirkt dabei auf die elastisch ver formbaren Kugeln 12, die sich an der planen Fläche 5a des Anschlages 6 ab stützen. Die elastisch verformbaren Kugeln 12 verformen sich und tauchen in die Taschen 11a des Axialkäfigs 11 ein. Die Anschlagfläche 8 und die plane Fläche 5a liegen satt an dem Axialkäfig 11 an. Der Axialkäfig ist aus einem dämpfenden und gleitfähigen Material gefertigt. Das Dämpfungselement 22 ist somit einerseits durch die elastisch verformbaren Kugeln 12 und andererseits, für hohe axiale Kräfte F, auch durch den Axialkäfig 11 gebildet.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schalteinrichtung 13. Das Übertragungsmittel 2 ist eine Schaltwelle 14. Die Schaltwelle 14 ist durch ein Lager 15 axial verschiebbar und schwenkbeweglich in einem Gehäuse 16 ge lagert. Auf der Schaltwelle 14 sitzt eine Nabe 17 mit einem Schaltfinger 17a und einem weiteren Schaltfinger 17b. Die Nabe 17 besitzt eine Anschlagfläche 18. Der Anschlagfläche 18 liegt eine als plane Fläche ein Anschlag 16a ge genüber, der an dem Gehäuse 16 ausgebildet ist. Zwischen den Anschlag 16a und der Anschlagfläche 18 ist ein Wälzlager 19 angeordnet. Das Wälzlager 21 ist mit zwei Rollkörperreihen versehen. Die äußere Reihe ist mit elastisch ver formbaren Kugeln 19 bestückt, die das Dämpfungselement 22 bilden. Die inne re Reihe weist tragende Rollkörper in Form von Kugeln 20 auf, die im Vergleich zu den elastisch verformbaren Kugeln 19 starr ausgebildet sowie mit einem kleineren Durchmesser versehen sind.

In Fig. 4 fährt die Schaltwelle 14 unter einer Kraft F mit der Nabe 17 gegen den Anschlag 16a und stützt sich dabei über das Wälzlager 21 ab. Die ela stisch verformbaren Kugeln 19 sind eingefedert und die Anschlagfläche 18 liegt an den Kugeln 20 an.

Bezugszeichen

1

Schalteinrichtung

2

Übertragungsmittel

3

Schaltwelle

4

Lager

5

Gehäuse

5

a plane Fläche

6

Anschlag

7

Nabe

7

a Schaltfinger

7

b weiterer Schaltfinger

8

Anschlagfläche

9

Wälzlager

10

Axiallager

10

Axialkäfig

11

a Taschen

12

elastisch verformbare Kugeln

13

Schalteinrichtung

14

Schaltwelle

15

Lager

16

Gehäuse

16

a Anschlag

17

Nabe

17

a Schaltfinger

17

b weiterer Schaltfinger

18

Anschlagfläche

19

elastisch verformbare Kugeln

20

Kugeln

21

Wälzlager

22

Dämpfungselement

Claims

1. Schalteinrichtung (1, 13) für ein Schaltgetriebe, mit mindestens einem rela tiv zum Schaltgetriebe schwenkbeweglich sowie axialverschiebbar ange ordneten Übertragungsmittel (2) zum Übertragen von Schaltbewegungen und mit mindestens einem zumindest axialfesten Anschlag (6, 16a) zum Begrenzen des axialen Verschiebeweges des Übertragungsmittels (2), ge kennzeichnet durch ein zwischen dem Übertragungsmittel (2) und dem Anschlag (6, 16a) sowie konzentrisch zur Schwenkachse des Übertra gungsmittels (2) angeordnetes Wälzlager (9, 21) wobei das Wälzlager (9, 21) axiale Kräfte aufnimmt und zumindest ein Dämpfungselement (22) mit Schwingungen, Stöße und Geräusche dämpfenden Eigenschaften aufweist.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (22) durch elastisch verformbare Rollkörper (12, 19) gebildet ist.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch verformbaren Rollkörper (12) in einem Axialkäfig (11) geführt sind und daß die elastisch verformbaren Rollkörper (12) zumindest bis auf die Breite des Axialkäfigs (11) elastisch verformbar sind, wobei der Axialkäfig (11) einen Endanschlag bildet.

4. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (22) durch elastisch verformbare Rollkörper (12) und einen die elastischen Rollkörper (12) führenden Axialkäfig (11) gebildet ist und daß die Rollkörper (12) zumindest bis auf die Breite des Axialkäfigs (11) elastisch verformbar sind, wobei der Axialkäfig (11) einen Endanschlag bildet.

5. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (22) durch elastisch verformbare Rollkörper (19) gebil det ist und die elastisch verformbaren Rollkörper (19) zwischen tragenden Rollkörpern (20) angeordnet sind und daß die elastisch verformbaren Roll körper (19) gegenüber den tragenden Rollkörpern (20) stärker verformbar sind sowie einen größeren Durchmesser aufweisen, wobei die elastisch verformbaren Rollkörper (19) zumindest bis auf den Durchmesser der tra genden Rollkörper (20) verformbar sind.

6. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (22) zumindest aus einem Elastomer besteht.

7. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (22) zumindest aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.