DE4307596C2 - Rastvorrichtung für ein Schaltgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rastvorrichtung für ein Schaltgetriebe mit einer Schaltkulisse in der Form einer Walze, auf der ein Schaltgebirge mit in Längsrichtung der Walze verlaufenden Vorsprüngen und dazwischen liegen­ den Tälern ausgebildet ist, und mit einer verschiebbar geführten Kugelraste, die durch eine Druckfeder gegen die Schaltkulisse gedrückt wird, so daß sie je nach Schaltstellung des Getriebes verrastend in eines der Täler eingreift und bei axialer Verstellung der Walze in dem Tal entlang fährt, und mit einem mit der Kugelraste verbundenen Schalter.

Eine Rastvorrichtung dieser Art wird in DE 41 03 465 A1 beschrieben. Bei dieser Rastvorrichtung hat der Schalter den Zweck, eine optische Anzeige auszulösen, wenn die Kugelraste nicht richtig in dem Tal des Schaltgebirges einrastet und deshalb die genaue Schaltstellung der Zahnräder des Getriebes nicht erreicht wird. Mit Hilfe dieses Schalters ist es aber nicht möglich, zwi­ schen verschiedenen Schaltpositionen des Getriebes zu unterscheiden. Um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das eine bestimmte Schaltstellung des Getriebes anzeigt, beispielsweise den Rückwärtsgang, muß deshalb an ir­ gendeiner anderen Stelle des Getriebes ein zusätzlicher Schalter vorgesehen werden.

In DE 30 47 117 A1 wird eine Rastvorrichtung beschrieben, bei der das Schaltgebirge ebenfalls in Längsrichtung der Walze verlaufende Vorsprünge und dazwischen liegende Täler aufweist. Durch diese Vorsprünge und Täler wird eine Rastkontur für das Wählen des Ganges gebildet. Außerdem weist dieses Schaltgebirge eine Rastkontur für das Schalten auf, die durch quer zur Axialrichtung durch die Täler und über die Vorsprünge verlaufende Höcker gebildet wird. In der Mitte jedes Tals bilden diese Höcker eine gegenüber dem allgemeinen Niveau des Tals erhöhte Raststelle, die der jeweiligen Wähl­ position bei noch nicht eingelegtem Gang entspricht. Wenn von dieser Posi­ tion aus geschaltet wird, beispielsweise in den ersten oder zweiten Gang, überfährt die Rastkugel einen der beiden Höcker und legt sich dann in die tieferere Rastposition an dem betreffenden Ende des Tals. Die Rastpositionen für den ersten und zweiten Gang und entsprechend die Rastpositionen für den dritten und vierten Gang haben innerhalb des jeweiligen Tals das gleiche Niveau. Ein Schalter ist bei dieser Rastvorrichtung nicht vorgesehen.

In DE 23 01 649 wird eine mit einem Rückfahrlichtschalter kombinierte Rastvorrichtung beschrieben, bei der ein zugleich zur Schalterbetätigung und zur Rastierung dienender Schaltnocken des Rückfahrlichtschalters an einer lediglich axial beweglichen Schaltwelle angeordnet ist. Wenn der Rückwärts­ gang nicht eingelegt ist, liegt der Schaltnocken in einer ersten Rastaus­ nehmung der Schaltwelle. Beim Einlegen des Rückwärtsgangs wird die Schaltstange axial verschoben, und der Schaltnocken greift dann in eine tiefere Rastausnehmung ein, so daß die Schaltwelle in dieser Position arretiert und zugleich das Rückfahrlicht eingeschaltet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine baulich vereinfachte Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der mit Hilfe des Schalters erfaßt werden, ob ein bestimmter Gang, beispielsweise der Rückwärtsgang einge­ legt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schaltgebirge eine in einem axialen Endbereich nur eines der Täler angeordnete Raststelle mit einem von dem allgemeinen Niveau des Tals abweichenden Niveau zur Auslö­ sung einer Schalterbetätigung durch die Kugelraste aufweist.

Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist die Raststelle gegenüber dem allgemeinen Niveau des Tals erniedrigt, und der Schalter wechselt nur dann die Schalt­ stellung, wenn die Kugelraste in diese erniedrigte Raststelle eintritt.

Gemäß einer möglichen alternativen Ausführungsform ist die Raststelle gegenüber dem allgemeinen Niveau des Tals erhöht.

Eine in dem Schaltgebirge vorgesehene Flächenerhöhung bzw. -vertiefung bewirkt ein einfaches Stellen des mit der Kugelraste verbundenen Schalters, da die Kugel der Kugelraste 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 errreicht.

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 der 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 Kugelraste 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 Rückwärtsgangs - fühlbar ist.

Der mit der Kugelraste nach der Erfindung zu einem Aggregat zusammen­ gebaute und unmittelbar von der Kugelraste 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 Kugel­ 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 aus­ sen 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 befindliche 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 Kontakte 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 22 ausgebildet sein, die 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 die Nase 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 zurückführt. 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 dem Pfeil 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 22 auf den Vorsprung 20 auflegt, einen Schalter betätigen, der zwei stabile Lagen aufweist, so daß beim Überfahren der Kugelraste 1 über die Nase 22 jeweils der Schaltvorgang ausgelöst wird.

Claims (7)

1. Rastvorrichtung für ein Schaltgetriebe mit einer Schaltkulisse in der Form einer Walze (26), auf der ein Schaltgebirge mit in Längsrichtung der Walze verlaufenden Vorsprüngen (20) und dazwischen liegenden Tälern (27) ausgebildet ist, und mit einer verschiebbar geführten Kugelraste, die durch eine Druckfeder (7) gegen die Schaltkulisse gedrückt wird, so daß sie je nach Schaltstellung des Getriebes verrastend in eines der Täler (27) eingreift und bei axialer Verstellung der Walze in dem Tal entlangfährt, und mit einem mit der Kugelraste verbundenen Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgebirge eine in einem axialen Endbe­ reich nur eines der Täler angeordnete Raststelle (29) mit einem von dem all­ gemeinen Niveau (A) des Tals abweichenden Niveau (B) zur Auslösung einer Schalterbetätigung durch die Kugelraste aufweist.

2. Rastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem allgemeinen Niveau abweichende Raststelle (29) eine flächenartige Raststelle ist.

3. Rastvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die flächenartige Raststelle zumindest über eine, vorzugsweise über beide der sich gegenüberliegenden Seitenflanken (30) der Vorsprünge (20) erstreckt.

4. Rastvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Raststelle mit dem vom allgemeinen Niveau abweichenden Niveau von gegenüber dem allgemeinen Niveau der übrigen Vorsprünge (20) erhöhten Vorsprüngen (21) umgeben ist.

5. Rastvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter (16) ein Umschalter mit zwei stabilen Schaltstellungen vorgesehen ist.

6. Rastvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Kugelraste (1) zusammenwirkende Schalter (16) eine Hysterese-Charakteristik hat, so daß er durch Ausrücken der Kugelraste (1) mittels der gegenüber dem allgemeinen Niveau erhöhten Raststelle in die stabile Schaltstellung wechselt und erst beim Absinken von der erhöhten Raststellung auf das allgemeine Niveau (A) des Tals seine ursprüngliche Schaltstellung verzögert wieder einnimmt.

7. Rastvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (16) mit einer verstärkten Feder (23) ver­ sehen ist, deren Federkraft gegen die Bewegungsrichtung einer die Verbin­ dung zwischen dem Schalter (16) und der Kugelraste (1) herstellenden Betätigungsstange (15) wirkt.