DE4220817A1

DE4220817A1 - Schaltarretierung

Info

Publication number: DE4220817A1
Application number: DE19924220817
Authority: DE
Inventors: Reinhart Dipl Ing Malik; Hellmut Dipl Ing Adler; Peter Schnapp; Ernst Dipl Ing Dr Mayer
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 1994-01-05

Description

Schaltarretierung für die Lagefixierung eines beweglichen Stellelemen tes, insbesondere für eine Schaltstange eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit einem in eine Ausnehmung der Schaltstange eingreifenden, vorzugs weise kugelförmigen Rastelement, welches in einer Aufnahme eines axial verschiebbaren Innenelementes gehalten ist, wobei das Innenelement in einer Bohrung eines Gehäuses über Wälzkörper axial verschieblich geführt und in Richtung des Rastelementes durch eine Feder belastet ist.

Eine derartige Schaltarretierung ist aus der EP-A-0 339 441 vorbe kannt. Diese zeigt eine Schaltarretierung, bei der ein federbelastetes Innenelement in einer Bohrung eines Gehäuses der Schaltarretierung über Wälzkörper geführt ist und ein Rastelement in einer kalottenför migen Aufnahme des Innenelementes angeordnet ist.

Von Nachteil bei der gattungsbildenden Schaltarretierung ist es, daß die Wälzkörper zur Führung des Innenelementes derartig angeordnet sind, daß die Schaltarretierung ein unerwünscht großes Moment um ihre Querachse aufnehmen muß. Dadurch wird die Belastung, vor allem der Wälzkörper, die der Aufnahme für die Rastkugel in Axialrichtung am nächsten liegen, unnötig vergrößert. Weiterhin ist festzustellen, daß sich durch das obengenannte unnötig große Moment um die Querachse der Schaltarretierung ein zu großes Spiel des Innenelementes gegenüber dem Gehäuse ausbildet. Dieses Spiel führt dazu, daß die Schaltstange nicht exakt genug in der zu sichernden Position festgehalten ist.

Weiterhin weist die aus der Druckschrift bekannte Kugelraste den Nachteil auf, daß die Wälzkörper zur Führung des Innenelementes nur ungenügend in Axialrichtung fixiert sind und durch die Schwerkraft herabfallen können. Dies kann im ungünstigsten Fall zum gegenseitigen Verklemmen der Wälzkörper führen und so die Axialbewegung des Innen elementes im Gehäuse behindern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltarretierung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind, und insbesondere das an der Schaltstange wirksame Spiel des Rastelementes beseitigt und das auf die Führung des Innenelementes der Schaltarretierung um ihre Querachse wirkende Moment vermindert ist, wobei die Schaltarretierung preisgünstig und leicht zu fertigen sein soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die Wälzkörper zur Führung des Innenelementes, die der Aufnahme in axialer Richtung unmittelbar benachbart sind, bei in die Ausnehmung eingreifendem Rastelement, eine Lage einnehmen, in welcher ihr Mittel punkt in einem Bereich liegt, der einerseits durch eine Kraftwirkungs linie, die durch einen Mittelpunkt des Rastelementes und senkrecht zur Flanke der Ausnehmung verläuft und andererseits durch eine durch den Mittelpunkt des Rastelementes verlaufende Querebene begrenzt ist.

Durch diese Ausbildung wirkt die beim Schalten von der Schaltstange auf das Rastelement ausgeübte Kraft direkt auf die Wälzkörper der dem Rastelement am nächsten liegenden Kugelreihe. Der bei den bekannten Ausführungen immer vorhandene Hebelarm ist auf Null reduziert, es entsteht also kein Drehmoment um die Querachse und die Wälzkörper der anderen, weiter entfernteren Reihe werden nicht belastet. Ihnen bleibt nur die von der Belastung unabhängige Führungsaufgabe für das Innen element.

Dies führt zu einer sicheren Lagefixierung der Schaltstange oder einer Schaltwalze. Anders gesagt, ist es somit auch möglich, das Innenele ment und weitere Bauteile der Schaltarretierung geringer zu dimensio nieren, da deren Belastungen nicht mehr so hoch sind.

Gemäß Anspruch 2 ist es vorgesehen, den als hohlzylindrischen Blech- oder Kunststoffkörper ausgebildeten Körper des Innenelementes form- und/oder kraftschlüssig mit der Aufnahme verdrehsicher zu verbinden.

Diese dünnwandige Ausbildung trägt zur Minimierung der Gesamtmasse der Schaltarretierung bei und ist besonders einfach zu fertigen.

Wie in Anspruch 3 beschrieben, ist der Formschluß über aus einer Mantelfläche des Körpers ausgeschnittene und nach innen weisende Lappen realisiert, wobei diese Lappen in Einprägungen der Aufnahme angeordnet sind, und die Feder gegen die Lappen drückt.

Diese Lappen garantieren in einfacher Weise die Verdrehsicherung des Innenelementes, wobei auf die bisher angewendeten Schweißverbindungen oder ähnliches verzichtet werden kann.

Nach Anspruch 4 können in der Mantelfläche des Körpers des Innenele mentes Ausnehmungen vorgesehen sein, in denen die Wälzkörper zur Führung des Innenelementes im Gehäuse gelagert sind.

Durch diese Ausnehmungen wird einerseits der Weg des Innenelementes in Axialrichtung begrenzt, andererseits dienen sie zur Lagefixierung der das Innenelement führenden Wälzkörper.

Die Ausnehmungen spanlos zu formen geht aus Anspruch 5 hervor.

Dabei ist es vorgesehen, daß die Ränder der Ausnehmungen als Lauf fläche für die Wälzkörper dienen. Dieses hier aufgezeigte Fertigungs verfahren ist relativ einfach bei dem genannten Innenelement anwend bar.

Weiterhin ist es nach Anspruch 6 vorgesehen, daß die Ausnehmungen jeweils an ihrer der Aufnahme zugewandten Seite eine kleinere Ein prägtiefe oder einen kleineren Öffnungsquerschnitt haben, als an ihrer der Aufnahme abgewandten Seite.

Diese erfindungsgemäße Maßnahme bewirkt ein weiteres Anfedern des Innenelementes in Axialrichtung und gleichzeitig ein Anfedern der Wälzkörper. Durch das Anfedern der Wälzkörper ist deren Wandung in Richtung des Rastelementes während des Betriebes und ein eventuelles Verklemmen der Wälzkörper zwischen den Schaltvorgängen somit verhin dert.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht in Anspruch 7 vor, daß der Körper des Innenelementes aus Blech gewickelt ist, wobei in einer äußeren Windung Ausnehmungen für die Wälzkörper vorgesehen sind, und diese sich nach innen an einer inneren Windung und nach außen an der Bohrung des Gehäuses abstützen.

Durch diese Ausbildung ist das unerwünschte Spiel der Wälzkörper zwischen dem Körper des Innenelementes und einer Innenseite des Gehäu ses ausgeschlossen.

Gemäß Anspruch 8 ist das Innenelement aus einem Federstahlblech mit hoher Härte oder einem ähnlichen Werkstoff gebildet.

Dieser Federstahl garantiert in Verbindung mit den vorgenannten Maß nahmen ein spielfreies Abwälzen der das Innenelement führenden Wälz körper über die Lebensdauer der Schaltarretierung.

Wie in Anspruch 9 beschrieben, können die Wälzkörper zylindrisch ausgebildet sein.

Bei der Verwendung zylindrischer Wälzkörper können diese mit beider seitigen Zapfen versehen sein, wobei die Zapfen auf einer Außenmantel fläche des Innenelementes abrollen und geeignete, nicht näher erläu terte Maßnahmen zur Wegbegrenzung der zylindrischen Wälzkörper vor gesehen sind. Die hier aufgezeigten Wälzkörper sind leicht verfügbar und in Abhängigkeit des Anwendungsfalles in ihrer Materialbeschaffen heit und konstruktiven Ausbildung zu variieren.

Die Erfindung erstreckt sich nicht nur auf die hier aufgezeigten Schaltarretierungen. Denkbar sind auch andere Anwendungsfälle, bei denen es gilt, Linearbewegungen zu realisieren.

Weiterhin ist die Erfindung nicht nur auf die Merkmale der Ansprüche beschränkt. Denkbar sind auch Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale, und Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchs merkmale mit dem in den Vorteilsangaben und zum Ausgestaltungsbeispiel Offenbarten.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemäße Schaltarretierung,

Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch eine weitere Schaltarre tierung,

Fig. 3 eine Ansicht nach der Schnittlinie III-III der Fig. 2,

Fig. 4 eine Schnittansicht einer weiteren Schaltarretierung mit gewickeltem Innenelement und

Fig. 5 eine Ansicht nach der Schnittlinie V-V der Fig. 4.

Aus Fig. 1 geht eine erfindungsgemäße Schaltarretierung 1 hervor. Diese besteht aus einem in eine Ausnehmung 2 einer Schaltstange 3 eingreifenden kugelförmigen Rastelement 4. Das Rastelement 4 befindet sich in einer hier kalottenförmig ausgebildeten Aufnahme 5 eines dünnwandigen Innenelementes 6 und wird in Richtung der Schaltstange 3 gedrückt. Dieses Innenelement 6 besteht weiter aus einem hohlzylin drischen Körper 7, welcher verdrehfest mit der Aufnahme 5 verbunden sein kann.

Das Innenelement 6 ist konzentrisch in einer Bohrung 8 eines dünn wandigen Gehäuses 9 über Wälzkörper 10 geführt. In einer Mantelfläche 11 des Innenelementes 6 sind Ausnehmungen 12 vorgesehen, in denen die Wälzkörper 10 zur Führung des Innenelementes 6 gelagert sind. Diese Ausnehmungen 12 sind derart ausgebildet, daß sie an ihrer der Aufnahme 5 zugewandten Seite 13 eine kleinere Einprägtiefe aufweisen, als an ihrer der Aufnahme 5 abgewandten Seite 14.

Das Innenelement 6 wird durch eine Feder 16, die an einer Stirnseite 18 des Gehäuses 9 abgestützt ist, gegen die Aufnahme 5 gedrückt. Die Feder 16 ist in einer Bohrung 17 des Innenelementes 6 angeordnet und stützt sich an einer Stirnseite 18 des Gehäuses 9 ab.

Die Wälzkörper 10 nahe des Rastelementes 4 sind so angeordnet, daß eine gedachte Kraftwirkungslinie 19, ausgehend von einer Flanke 20 der Ausnehmung 2 der Schaltstange 3, durch den Mittelpunkt 21 eines Wälz körpers 10 verläuft.

Auf eine Erläuterung des weiteren Aufbaus und der Wirkungsweise der Schaltarretierung 1 wird an dieser Stelle verzichtet, weil dies der Fachwelt hinreichend bekannt ist.

Aus Fig. 2 geht ein Teillängsschnitt durch eine weitere Schaltarre tierung 1 hervor. Der wesentliche Aufbau stimmt mit dem in Fig. 1 Beschriebenen überein. Es wird deshalb nur auf die erfindungswesentli chen Unterschiede verwiesen.

Der Körper 7 ist über aus seiner Mantelfläche 11 ausgeschnittene, und nach innen weisende Lappen 22 formschlüssig in komplementären Ein prägungen 23 der Aufnahme 5 angeordnet. Die Zahl der Lappen 22 ist dabei in Abhängigkeit des Anwendungsfalles variierbar, wobei die Lappen 22 gleichzeitig als Anlagefläche für die Feder 16 dienen.

Die Wälzkörper 10 wälzen sich an Rändern 25 der Ausnehmungen 12 ab und sind somit durch die Ränder 25 gehalten.

Der rechte Teil der Fig. 2 zeigt den Schnitt bei Verwendung zylin drischer Wälzkörper 10 mit Zapfen 25a, wobei diese auf der Mantel fläche 11 des Innenelementes 6 abrollen und die Ausnehmungen 12 die Wälzkörper 10 an deren Stirnflächen führen und deren Weg in Abroll richtung begrenzen.

Die Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht nach der Schnittlinie III-III der Fig. 2. Zu erkennen ist, daß vier in Richtung zur Axiallinie weisende, und aus der Mantelfläche 11 des Innenelementes 6 ausge schnittene, Lappen 22 vorgesehen sind, durch die das Innenelement 6 formschlüssig in den Einprägungen 23 der Aufnahme 5 geführt ist.

Auf der linken Seite sind als Wälzkörper 10 Kugeln und auf der rechten Seite zylindrische Rollen mit Zapfen 25a dargestellt.

Der Fig. 4 ist eine Schnittansicht einer weiteren Schaltarretierung 1 mit gewickeltem Körper 7 des Innenelementes 6 entnehmbar.

Der wesentliche Aufbau stimmt wiederum mit dem in Fig. 1 Beschriebe nen überein, so daß nur auf die erfindungswesentlichen Unterschiede verwiesen wird.

Der gewickelte Körper 7 des Innenelementes 6 stützt sich in Axialrich tung gesehen auf der kalottenförmigen Aufnahme 5 des Innenelementes 6 ab. Die Feder 16 wirkt auf die nach innen gebogenen Lappen 22. In einer äußeren Windung 26 sind Ausnehmungen 12 für die Wälzkörper 10 vorgesehen. Die Wälzkörper 10 stützen sich einerseits in der Bohrung 8 des Gehäuses 9 ab, andererseits an einer Außenmantelfläche 27 einer inneren Windung 28.

Die Fig. 5 zeigt eine Ansicht nach der Schnittlinie V-V der Fig. 4. Zu erkennen ist, daß pro Ebene vier umfangsverteilte Wälzkörper 10 vorgesehen sind. Die Zahl dieser Wälzkörper 10 ist dabei in Abhängig keit des Anwendungsfalles variierbar.

Bezugszahlen

1 Schaltarretierung
2 Ausnehmung
3 Schaltstange
4 Rastelement
5 Aufnahme
6 Innenelement
7 Körper
8 Bohrung
9 Gehäuse
10 Wälzkörper
11 Mantelfläche
12 Ausnehmungen
13 Seite
14 Seite
15 nicht vergeben
16 Feder
17 Bohrung
18 Stirnseite
19 Kraftwirkungslinie
20 Flanke
21 Mittelpunkt
22 Lappen
23 Einprägungen
24 nicht vergeben
25 Ränder
25a Zapfen
26 Windung
27 Außenmantelfläche
28 Windungen

Claims

1. Schaltarretierung (1) für die Lagefixierung eines beweglichen Stellelementes, insbesondere für eine Schaltstange (3) eines Kraft fahrzeuggetriebes, mit einem in eine Ausnehmung (2) der Schaltstange (3) eingreifenden, vorzugsweise kugelförmigen Rastelement (4), welches in einer Aufnahme (5) eines axial verschiebbaren Innenelementes (6) gehalten ist, wobei das Innenelement (6) in einer Bohrung (8) eines Gehäuses (9) über Wälzkörper (10) axial verschieblich geführt und in Richtung des Rastelementes (4) durch eine Feder (16) belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (10) zur Führung des Innen elementes (6), die der Aufnahme (5) in axialer Richtung unmittelbar benachbart sind, bei in die Ausnehmung (2) eingreifendem Rastelement (4), eine Lage einnehmen, in welcher ihr Mittelpunkt in einem Bereich liegt, der einerseits durch eine Kraftwirkungslinie (19), die durch einen Mittelpunkt des Rastelementes (4) und senkrecht zur Flanke (20) der Ausnehmung (2) verläuft, und andererseits durch eine durch den Mittelpunkt des Rastelementes (4) verlaufende Querebene begrenzt ist.

2. Schaltarretierung mit einem Körper (7) des Innenelementes (6), ausgebildet als hohlzylindrischer Blech- oder Kunststoffkörper, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (7) des Innenele mentes (6) form- und/oder kraftschlüssig mit der Aufnahme (5) des Innenelementes (6) verdrehsicher verbunden ist.

3. Schaltarretierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschluß über aus einer Mantelfläche (11) des Körpers (7) ausge schnittene und nach innen weisende Lappen (22) realisiert ist, wobei diese Lappen (22) in Einprägungen (23) der Aufnahme (5) angeordnet sind, und die Feder (16) gegen die Lappen (22) drückt.

4. Schaltarretierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mantelfläche (11) des Körpers (7) des Innenelementes (6) Ausnehmungen (12) vorgesehen sind, in denen die Wälzkörper (10) zur Führung des Innenelementes (6) im Gehäuse (9) gelagert sind.

5. Schaltarretierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (12) spanlos geformt sind.

6. Schaltarretierung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (12) jeweils an ihrer der Aufnahme (5) zugewand ten Seite (13) eine kleinere Einprägtiefe oder einen kleineren Öff nungsquerschnitt haben, als an ihrer der Aufnahme (5) abgewandten Seite (14).

7. Schaltarretierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (7) des Innenelementes (6) aus Blech gewickelt ist, wobei in einer äußeren Windung (26) Ausnehmungen (12) für die Wälzkör per (10) vorgesehen sind, und diese sich nach innen an einer inneren Windung (28) und nach außen in der Bohrung (8) des Gehäuses (9) ab stützen.

8. Schaltarretierung nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenelement (6) aus einem Federstahlblech mit hoher Härte oder einem ähnlichen Werkstoff gebildet ist.

9. Schaltarretierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (10) zylindrisch ausgebildet sind.