DE4307596A1 - Federraste für Schaltgetriebe - Google Patents
Federraste für SchaltgetriebeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Federraste die, beispielsweise
in Form einer Kugelraste in Schaltgetrieben, mit aus vertieften Rast
stellen und dazwischenliegenden Vorsprüngen bestehenden Schaltkulis
sen zusammenwirkt, wobei die Rastkugel auf einer Schiebeführung ange
ordnet ist und von einer innerhalb dieser Führung angeordneten Druck
feder gegen die Schaltkulisse gedrückt wird.
Allgemein ist bei derartigen Schaltgetrieben vielfach eine zusätzli
che Anordnung eines Schalters vorhanden, der bei bestimmten vorgege
benen Schaltstellungen des Getriebes geschlossen wird, um die in die
sem Punkt erreichte Schaltstellung zu signalisieren. Besonders zu er
wähnen ist es in diesem Zusammenhang die Anordnung bei Kraftfahrzeu
gen, bei der dieser zusätzliche Schalter derart angeordnet ist, daß
er bei Einlegen des Rückwärtsgangs geschlossen wird, um die Rückfahr
scheinwerfer des Fahrzeuges einzuschalten. Eine derartige Zwangsab
folge, bei der eine bestimmte Stellung des Schaltgetriebes (hier die
des eingelegten Rückwärtsganges) mit dem Schließen eines Schalters
für die Rückfahrscheinwerfer zwangsläufig verbunden ist, ist auch in
vielen Ländern vorgeschrieben.
Hier setzt der Gedanke der Erfindung ein, die sich die Aufgabe ge
stellt hat, bei der Betätigung eines Schalters in Abhängigkeit von
bestimmten Stellungen des Schaltgetriebes, die Stellung der mit den
Schaltkulissen zusammenwirkenden Kugelraste auszunutzen, so daß die
Möglichkeit besteht, Kugelraste und Schalter zu einem gemeinsamen
Aggregat zusammenzufassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Federraste der gattungsgemäßen
Art dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaltkulisse zumindest eine,
gegenüber dem allgemeinen Niveau A eine andere erhöhte Raststelle
mit dem Niveau B angeordnet ist und mit der Kugelraste ein Schalter
verbunden ist, der ausschließlich beim Eindrücken und Halten der Ku
gelraste auf diesem erhöhten Niveau B die stabile Schaltstellung
wechselt. In alternativer Ausbildung wird vorgeschlagen, daß in der
Schaltkulisse zumindest eine gegenüber dem allgemeinen Niveau er
niedrigte Raststelle mit dem Niveau angeordnet ist und mit der
Kugelraste ein Schalter verbunden ist, der ausschließlich beim Ein
drücken und Halten der Kugelraste auf diesem erniedrigten Niveau die
stabile Schaltstellung wechselt.
Danach ist das Betätigungselement des Schalters unmittelbar mit dem
beweglichen Teil der Kugelraste verbunden, wobei Kugelraste und
Schalter zu einem einzigen Aggregat zusammengebaut sind und damit
ist sichergestellt, daß der Schalter ausschließlich in Abhängigkeit
von der jeweiligen Stellung der Kugelraste betätigt wird und damit
mittelbar auf die entsprechende Ausbildung der Schaltkulisse an
spricht. Demnach ist es nicht mehr erforderlich, an dem Schaltge
triebe oder in dessen Bereich besondere Vorkehrungen vorzunehmen,
mit denen der Schalter betätigt wird, sondern es ist lediglich das
aus Kugelraste und Schalter bestehende Aggregat in Verbindung mit
der Schaltkulisse zu verwenden, da eine Kugelraste ohnehin in einem
Schaltgetriebe mit Schaltkulissen zusammenwirkt. Das allgemeine
Schaltgetriebe kann daher ohne Änderungen oder zusätzliche Anbauten
verwendet werden. Dadurch ist eine wesentlich einfachere Fertigung
und damit höhere Wirtschaftlichkeit erreichbar.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Schalt
kulisse als mit Vorsprüngen ausgeformten Walze ausgebildet, wobei
die Walze im Erstreckungsbereich ihres Schaltgebirges eine flächen
artige erhöhte oder vertiefte Raststelle mit dem vom allgemeinen Ni
veau (A) abweichenden Niveau (B) zur Schalterbetätigung aufweist.
Dabei ist die flächenartig erhöhte oder vertiefte Raststelle mit dem
Niveau (B) für einen definierten Schaltvorgang bzw. für eine defi
nierte Schaltstellung begrenzt und wobei sich das Niveau (B) entwe
der über eine oder beide der sich gegenüberliegenden Seitenflanken
der Vorsprünge erstreckt. Diese in dem Schaltgebirge vorgesehene
Flächenerhöhung bzw. -vertiefung bewirkt ein einfaches Stellen des
mit der Kugelraste verbundenen Schalters, da die Kugel der Feder
raste dann bei erhöhter Raststelle weniger tief und bei vertiefter
Raststelle tiefer eintauchen kann, als bei dem allgemeinen Niveau
(A); dieses mehr oder weniger tiefe Eintauchen der Kugel bewirkt das
Auslösen des Schalters den Wechsel der Schaltstellung.
Zweckmäßig ist die erhöhte oder vertiefte Raststelle der Schaltku
lisse von gegenüber dem Niveau der übrigen Vorsprünge, erhöhten Vor
sprüngen umgeben. Durch diese erhöhten Vorsprünge ist erreicht, daß
das Schalten in die mit dem Schalter versehene Schaltstellung des
Getriebes "gefühlt", ggf. auch gesperrt werden kann, daß ein Abglei
ten von der erhöhten Raststelle erschwert bzw. ohne besonderen Ein
griff unmöglich gemacht ist, und daß vor allen Dingen ist eine sta
bile Schalterstellung sichergestellt ist. Dabei wird in vorteil
hafter Weiterbildung der Schalter als Umschalter mit zwei stabilen
Schaltstellungen ausgebildet, der jeweils beim Überschreiten des
erhöhten Vorsprunges umgeschaltet wird. Mit dieser Ausbildung wird
eine weitere Sicherung der Schaltstellung erreicht.
Wenn der mit der Kugelraste zusammenwirkende Schalter eine Hystere
se-Charakteristik hat, wechselt er durch Eindrücken der Kugelraste
mittels eines gegenüber dem allgemeinen Niveau erhöhten Vorsprunges
und/oder einer erhöhten Raststelle oder durch Ausdrücken der Kugel
raste mittels eines gegenüber dem allgemeinen Niveau vertieften Vor
sprunges und/oder Raststelle in die stabile Schaltstellung, wobei
die Rückschaltung erst beim Absinken von der erhöhten bzw. bei der
Rückstellung von dem vertieften Raststellung auf das allgemeine Ni
veau der übrigen Raststellen seine ursprüngliche Schaltstellung ver
zögert wieder erfolgt. Damit ist sichergestellt, daß der Schalter
die Kontakte auch solange sicher geschlossen hält, wie die Kugel
raste im Bereich mit vom allgemeinen Niveau abweichenden Niveau,
d. h. im Bereich der erhöhten bzw. der vertieften Raststelle der
Schaltkulisse liegt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Schalter mit einer ver
stärkten Feder ausgestattet. Zumindest bei den meisten Schaltern
sind derartige Rückstellfedern angeordnet, die den Schalter in die
offene Stellung drücken, sowie die Betätigung des Schalters aus
setzt. Diese Federn sind derart dimensioniert, daß sie allein den
Schalter bzw. seine beweglichen Elemente aus der geschlossenen in
die offene Stellung sicher zurückführen. Wird diese Feder in dem
Schalter verstärkt, so ist diese zusätzlich zu überwindende erhöhte
Federkraft beim Schalten des Schaltgetriebes bemerkbar. Es ist deut
lich zu spüren, daß zusätzlich zu der die Federraste belastenden Fe
der eine zusätzliche Federkraft zu überwinden ist, so daß beim Schal
ten des Schaltgetriebes in eine mit einem derartigen Schalter verse
hene Schaltstellung -beispielsweise bei Kraftfahrzeugen das Einlegen
des Rückwärtsgang- fühlbar ist.
Der mit der Federraste nach der Erfindung zu einem Aggregat zusammen
gebaute und unmittelbar von der Federraste betätigte Schalter kann
in beliebiger Weise ausgeführt sein. Es kann sich um rein mechani
sche Schalter handeln, bei denen ein mechanisch verschobenes Schließ
element gegen die Wirkung der Feder die beiden Schaltkontakte über
brückt, wobei als Schalter neben reinen Ein-/Ausschaltern auch Um
schalter mit zwei stabilen Schaltstellungen eingesetzt werden kön
nen.
Es kann sich jedoch auch um einen Schalter handeln, bei dem bei
spielsweise das Schaltelement eine Lichtschranke bildet, das heißt,
einen Lichtstrahl beim Einschalten unterbricht. Es kann sich auch um
einen sogenannten Quecksilberschalter handeln, bei dem ein mit einer
Quecksilberfüllung versehenes Röhrchen zwischen zwei verschiedenen
Schaltstellungen gekippt oder verschwenkt wird, so daß in einer
Schaltstellung das Quecksilber zwei Kontakte miteinander verbindet.
Es kann sich auch um einen Magnetschalter in Art eines Reed-Schal
ters handeln, bei dem der eine Kontakt federelastisch ausgebildet
ist und bei Feldverstärkung infolge der Annäherung eines Magneten
gegen den anderen Kontakt gezogen wird. Dabei wird der Magnet, der
über die Betätigungsstange mit der Kugel der Federraste verbunden
ist, vor- und zurückgeschoben, und aktiviert oder desaktiviert so
den Schalter.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen mit
Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zei
gen:
Fig. 1 Eine teilweise geschnittene Ansicht eines aus Feder
raste und Schalter bestehenden Aggregates;
Fig. 2 Eine Schemazeichnung um das Zusammenwirken der ein
zelnen Teile zu erläutern;
Fig. 3 Eine Teilschemazeichnung einer anderen Ausführungs
form;
Fig. 4 Eine teilweise geschnitte perspektivische Darstellung
einer als Walze ausgebildeten Schaltkulisse;
Fig. 5 Eine schematische Übersicht über eine Kugelraste in
Zusammenwirken mit einer Schaltkulisse gemäß Fig. 4;
Fig. 6 Eine weitere Ausführungsform einer teilweise
geschnittenen perspektivischen Darstellung einer als
Walze ausgebildeten Schaltkulisse;
Fig. 7 Eine schematische Übersicht über eine Kugelraste in
Zusammenwirken mit einer Schaltkulisse gemäß Fig. 6.
Bei einer Kugelraste 1 nach Fig. 1 ist die Kugel 1.1 in bekannter
Weise über ein Bett aus kleinen Kugeln 2 in einer Kugelhalbschale 3
nach allen Seiten leicht drehbar gelagert. Die Halbkugelschale 3 ist
auf einer topfartig ausgebildeten Hülse 4 befestigt, die mit einer
Wälzlagerung 5 in einer Außenhülse 6 axial verschieblich gelagert
ist. Auch die Außenhülse 6 ist topfartig ausgebildet und in der In
nenhülse 4 ist eine Schraubenfeder 7 achsparallel angeordnet, die
sich einerseits gegen den Boden der Innenhülse 4 und andererseits
gegen den Boden der Außenhülse 6 abstützt und damit die Kugelraste 1
gegen die Kontur einer Schaltkulisse 8 drückt (Fig. 2).
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 handelt
es sich um eine Schaltkulisse 8, die - schematisch dargestellt - dre
hend bewegt wird. Selbstverständlich ist damit keine Einschränkung
getroffen, die Schaltkulisse 8 kann in üblicher Weise auch dreidi
mensional ausgebildet sein, also eine Walze 26 bilden, wie dies in
den Fig. 4 bis 7 näher dargestellt wird. Auf der Walze 26 ist die
Schaltkulisse 8 als Schaltgebirge geformt, also als mit Vorsprüngen
20 und Tälern 27 ausgebildet.
In der Innenhülse 4 der Kugelraste 1 nach Fig. 1 ist ein weiteres
hülsenartiges Teil 9 eingesetzt, das mit seinem gegen den Boden oder
Teilboden 10 der Innenhülse 4 anliegenden Bereich 11 ebenfalls einen
Teilboden bildet, der an seiner Außenseite mit Anformungen 12 verse
hen sein kann, die sich formschlüssig an eine entsprechende Formge
bung des Teilbodens 10 der Innenhülse 4 nach dem Einschieben anlegt.
Dieses Teil bildet die Montagehülse 9.
Auf der Innenseite des Teilbodens 11 der Montagehülse 9 befindet
sich ein eingenommener Sitz 13 für die Lagerung der Druckfeder 7. An
ihrem äußeren Rand ist die Montagehülse 9 mit einem radial nach außen
vorspringenden Flansch 14 versehen, der einerseits den äußeren
freien Rand der Innenhülse 4 übergreift und darüber hinaus auch
einen Anschlag für den Lagerkäfig des Wälzlagers 5 bildet und damit
verhindert, daß dieser aus dem Raum zwischen der Innenhülse 4 und
der Außenhülse 6 sich herausbewegen kann.
Mit der Montagehülse 9 ist eine Betätigungsstange 15 für einen an
der Kugelraste 1 angebrachten Schalter 16 als zentrale Anformung am
Einsatz der Hülse 4 verbunden. Die Betätigungsstange 15 ragt dabei
durch eine im Boden der Kugelraste 1 befindlichen Öffnung zur Über
tragung des Schiebeweges der Kugelraste 1 auf den Schalter 16. An
dem durch den Boden der Kugelraste 1 ragenden Teil der Betätigungs
stange 15 befindet sich ein Schiebeelement 17, an dem sich eine Kon
taktbrücke 18 befindet. Diese Kontaktbrücke 18 dient zur Herstellung
der elektrischen Verbindung der über dem Schiebeelement 17 angeord
neten Kontakten 19.
Anhand der Fig. 2 ist erkennbar, daß beim Auflaufen der Rastkugel 1
gegen einen überhöhten Vorsprung 20 mit dem Niveau A auf der Schalt
kulisse 8 die Kugelraste 1 mit ihrer Rastkugel 1.1 zunächst um den
Betrag A gegen die Kraft der Druckfeder 7 eingedrückt wird. Beim
Auflaufen der Kugelraste 1.1 gegen den überhöhten Vorsprung 21 mit
dem Niveau B bei weiterer Einrückbewegung der Kugelraste 1 um den
Differenzbetrag B-A wird die Betätigungsstange 15 um diesen Dif
ferenzbetrag B-A aus dem Boden der Kugelraste 1 herausgedrückt.
Dieser Differenzbetrag B-A ermöglicht es nun einen Schaltvorgang
in dem Schalter 16 an der Kugelraste 1 auszulösen, um so beispiels
weise bei einem Kraftfahrzeug die Rückfahrscheinwerfer oder die am
Heck eines Fahrzeugs angebrachten Peilstangen zu betätigen bzw. ein
zuschalten.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Schaltkulisse 8 gemäß Fig.
2 kann der überhöhte Vorsprung 21 mit dem Niveau B auch als eine Na
se oder Hubbel 22 ausgebildet sein, der den entsprechenden Schalt
vorgang, wie bereits beschrieben, auslöst, oder aber Schalter da
durch betätigt werden, die mit zwei Stabillagen ausgerüstet sind,
so daß beim Überfahren der Kugelraste 1 über der Nase oder dem Hub
bel 22 jeweils ein Schaltvorgang ausgelöst wird.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gemäß Fig. 2
kann der Schalter 16 mit einer verstärkenden Feder 23 ausgestattet
sein, die gegen die Axialverschiebung der Betätigungsstange 15
wirkt. Diese Feder 23 kann dabei derart dimensioniert sein, daß sie
allein den Schalter 16 bzw. seine beweglichen Elemente aus der ge
schlossenen in die offene Stellung sicher zurückführen. Wird diese
Feder 23 in dem Schalter 16 verstärkt, so ist diese zusätzlich zu
überwindende erhöhte Federkraft beim Schalten des Schaltgetriebes
bemerkbar. Es ist deutlich zu spüren, daß zusätzlich zu der die Ku
gelraste 1 belastenden Feder 7 eine zusätzliche Federkraft zu über
winden ist, so daß beim Schalten des Schaltgetriebes fühlbar ist,
daß hier beispielsweise bei Kraftfahrzeugen der Rückwärtsgang einge
legt wird.
Nach der Ausführungsform gemäß Fig. 3 kann die auslösende Schalter
betätigung durch den vorspringenden Flansch 14 der Montagehülse 9
erfolgen. Der Schalter 16 kann dabei in vorteilhafter Weise seitlich
an der Kugelraste 1 angebracht werden. Zur Auslösung des Schaltvor
ganges schiebt sich entsprechend des Pfeiles 24 der vorspringende
Flansch 14 auf ein gebogenes Formstück 25, welches mit der Kontakt
brücke 18 in Verbindung steht. Aufgrund der Formgebung des gebogenen
Formstückes 25 wird die Kontaktbrücke 18 gegen den Kontakt 19 ge
drückt, so daß die elektrische Verbindung hergestellt wird.
Nach den Ausführungsformen gemäß der Fig. 4 und 5 kann die Kugel
raste 1 beispielsweise mit dem Schaltgebirge einer Walze 26 zusammen
wirken. Die Kugelraste 1 ist dabei auf einer Schiebeführung 28 ange
ordnet, die in Axial- und Radialbewegung der Schiebeführung 28
unterschiedliche Schaltstellungen eines Fahrzeuggetriebes festlegt.
Die als Schaltgebirge ausgebildete Schaltkulisse (8) weist zumindest
eine gegenüber dem allgemeinen Niveau A erhöhte oder erniedrigte
Raststelle 29 mit dem Niveau B auf, mit der die Kugelraste 1 den
Schalter 16 beim Eindrücken und Halten der Kugelraste 1 auf diesem
erniedrigten oder erhöhten Niveau B in die stabile Schaltstellung
wechselt. Die Raststelle 29 auf der Walze 26 weist in einem begrenz
ten Bereich ihres Schaltgebirges eine flächenartige Erstreckung mit
dem von dem allgemeinen Niveau A abweichenden Niveau B zur Schalter
betätigung auf. Wird die Schiebeführung 28 beispielsweise beim Ein
legen des Rückwärtsganges axial in dem Tal verschoben, gelangt die
Kugelraste 1 in der Endstellung der Schiebeführung 28 auf das über
höhte oder erniedrigte Niveau B der Raststelle 29, so daß dadurch
die Schalterbetätigung ausgelöst wird, wobei die Kugel 1.1 der Kugel
raste 1 sich in der Stabillage des Tals im Schaltgebirge der Schalt
kulisse 8 befindet. Dabei erstreckt sich die ausgebildete Raststelle
29 mit dem Niveau B für den definierten Schaltvorgang bzw. die de
finierte Schaltstellung zumindest über eine, vorzugsweise über beide
der sich gegenüberliegenden Seitenflanken 30 der Vorsprünge 20.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gemäß der Fig.
6 und 7 erstreckt sich die Raststelle 29 mit dem Niveau B über
eine der Seitenflanken 30 der Vorsprünge 20. Diese in dem Schalt
gebirge vorgesehene einseitige Flächenerhöhung oder -erniedrigung
bewirkt ebenfalls eine einfache Schalterstellung, des mit der Kugel
raste 1 verbundenen Schalters 16 durch axiale Verschiebung der Schie
beführung 28. Durch Verschwenken der Schiebeführung 28 kann der über
höhte Vorsprung 21 mit dem Niveau B, der sich wie eine Nase oder Hub
bel 22 auf dem Vorsprung 20 auflegt, einen Schalter betätigen, der
zwei stabile Lagen aufweist, so daß beim Überfahren der Kugelraste 1
über die Nase oder dem Hubbel 22 jeweils der Schaltvorgang ausgelöst
wird.
Claims (8)
1. Federraste die, beispielsweise in Form einer Kugelraste in
Schaltgetrieben, mit aus vertieften Raststellen und dazwi
schenliegenden Vorsprüngen bestehenden Schaltkulissen zu
sammenwirkt, wobei die Kugelraste auf einer Schiebeführung
angeordnet ist und von einer innerhalb dieser Führung an
geordneten Druckfeder gegen die Schaltkulisse gedrückt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaltkulisse (8)
zumindest eine gegenüber dem allgemeinen Niveau (A) erhöh
te Raststelle mit dem Niveau (B) angeordnet ist und mit
der Kugelraste (1) ein Schalter (16) verbunden ist, der
ausschließlich beim Eindrücken und Halten der Kugelraste
(1) auf diesem erhöhten Niveau (B) die stabile Schaltstel
lung wechselt.
2. Federraste die, beispielsweise in Form einer Kugelraste in
Schaltgetrieben, mit aus vertieften Raststellen und dazwi
schenliegenden Vorsprüngen bestehenden Schaltkulissen zu
sammenwirkt, wobei die Kugelraste auf einer Schiebeführung
angeordnet ist und von einer innerhalb dieser Führung an
geordneten Druckfeder gegen die Schaltkulisse gedrückt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaltkulisse (8)
zumindest eine gegenüber dem allgemeinen Niveau (A) er
niedrigte Raststelle mit dem Niveau (B) angeordnet ist und
mit der Kugelraste (1) ein Schalter (16) verbunden ist,
der ausschließlich beim Eindrücken und Halten der Kugel
raste (1) auf diesem erniedrigten Niveau (B) die stabile
Schaltstellung wechselt.
3. Federraste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltkulisse (8) bei einer als mit Vorsprüngen
(20) ausgeformten Walze (26), die Walze (26) in einem be
grenzten Bereich ihres Schaltgebirges eine flächenartige
Raststelle mit dem von dem allgemeinen Niveau (A) abwei
chenden, erhöhten oder erniedrigten Niveau (B) zur Schal
terbetätigung aufweist.
4. Federraste nach den Ansprüchen 3, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die flächenartige Raststelle mit dem gegenüber dem
allgemeinen Niveau (A) abweichenden, erhöhten oder vertief
ten Niveau (B) für einen definierten Schaltvorgang bzw.
eine definierte Schaltstellung zumindest über eine, vor
zugsweise über beide der sich gegenüberliegenden Seiten
flanken der Vorsprünge (20) erstreckt.
5. Federraste nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Raststelle mit dem vom allgemeinen
Niveau (A) abweichenden Niveau (B) in der Schaltkulisse
(8) von gegenüber dem allgemeinen Niveau (A) der übrigen
Vorsprünge (20) erhöhten Vorsprüngen (21) umgeben ist.
6. Federraste nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
als Schalter (16) ein Umschalter mit zwei stabilen Schalt
stellungen vorgesehen ist.
7. Federraste nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Kugelraste (1)
zusammenwirkende Schalter (16) eine Hysterese-Charakteri
stik hat, so daß er durch Ein- oder Ausdrücken der Kugel
raste (1) mittels eines gegenüber dem allgemeinen Niveau
(A) erhöhten bzw. vertieften Vorsprunges (21) und/oder ei
ner erhöhten bzw. vertieften Raststelle mit dem Niveau (B)
in die stabile Schaltstellung wechselt, und erst beim Ab
sinken von der erhöhten Raststellung auf das allgemeine
Niveau (A) der übrigen Raststellen seine ursprüngliche
Schaltstellung verzögert wieder einnimmt.
8. Federraste nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schalter (16) mit einer verstärkten Fe
der (23) versehen ist, deren Federkraft gegen die Bewe
gungsrichtung der die Verbindung zwischen dem Schalter
(16) und der Kugelraste (1) herstellenden Betätigungs
stange (15) wirkt.
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