WO1996017283A1 - Rampenkontur für eine arretiereinrichtung - Google Patents

Rampenkontur für eine arretiereinrichtung Download PDF

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WO1996017283A1
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locking
locking device
ball
contact point
ramp contour
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Wolfgang Steinberger
Peter Schnapp
Reinhart Malik
Hellmut Adler
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Ina Wälzlager Schaeffler Kg
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H63/00Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/38Detents
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05GCONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/06Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member for holding members in one or a limited number of definite positions only
    • G05G5/065Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member for holding members in one or a limited number of definite positions only using a spring-loaded ball

Definitions

  • the invention relates to a locking device for fixing the position of a movable shifting or adjusting element, in particular for shifting a transmission, according to the features of claim 1 which form the preamble.
  • Such a locking device for switching a gearbox is known from DE-A 42 30 369, in which a spring-loaded detent ball is guided in a V-shaped shifting link.
  • a spring-loaded detent ball is guided in a V-shaped shifting link.
  • an undesirably large shifting moment is required, which has a disadvantageous effect on shifting comfort and increases the friction.
  • the object of the invention is to optimize the shifting force curve while maintaining a high level of locking safety and to improve the wear behavior of the parts in contact.
  • the invention has a contact point of the locking ball, which lies at the turning point of the ramp contour.
  • the contact point can also be determined by a course of the ramp contour in the form of a curve curvature which changes the sign at the contact point, ie in the graph of the curve, a convex part adjoins a convex curve part.
  • a further definition of the contact point is given by a tangent which is guided through the contact point and which corresponds to the position of the ramp contour and which is followed by a radius approach in both directions starting from the contact point.
  • the contact point is arranged at an angle of 45 ° to the center of the locking ball. This also results in a slope angle of 45 ° between the ramp contour and the vertical plane of the locking groove.
  • a permissible deviation from the ideal contact point which can result, for example, from manufacturing inaccuracies or tolerances, of ⁇ 10 ° is permissible.
  • the radii which follow the ramp contour from the turning point are each smaller than the radius of the locking ball. It has proven to be advantageous to make the radius pointing in the direction of the locking groove larger than the radius which points to the projection of the locking groove and which represents a lateral limitation.
  • the locking piece including the lateral outer flanks so that it has the same cross-section as the letter "M" to achieve three locking positions, the transitions being very rounded.
  • This training favors the development of force and represents an optimal design from the point of view of strength.
  • the locking piece can be manufactured without cutting and can therefore also be produced inexpensively for large series.
  • FIG. 1 shows, on an enlarged scale, the locking ball of a locking device which is guided in a locking groove
  • Figure 2 shows the curve of previous locking devices
  • Figure 3 shows the course of the curve of a locking device according to the invention.
  • a locking ball 2 is shown enlarged in FIG. 1 of a locking device 1 of a conventional type, which is held in a locking groove 3, which is introduced into a locking piece 4, for example a shift gate.
  • the detent ball 2 is supported on a ramp contour 6 via two contact points 5.
  • the contact point 5 corresponds in each case to a turning point of the curved ramp contour 6.
  • the ramp contour 6 is matched to the locking ball 2 according to the invention.
  • the contact point 5 coincides with a turning point of the ramp contour 6.
  • a tangent 8, which leads through the contact point 5 and serves as a precise definition of the position of the contact point 5, is followed by a radius approach of the ramp contour 6 in both directions.
  • the contact point 5 stands at an angle a of 45 ° to a center 7 of the detent ball 2.
  • Dement ⁇ speaking also provides a slope angle of 45 0 of the ramp contour 6 a, which thus corresponds to the angle a.
  • the angle ⁇ indicates a permissible deviation from the ideal contact point 5, which is a maximum of 10 ° in both directions.
  • FIG. 2 shows the torque curve required for the actuation of a previous locking device, which occurs when a transmission is shifted, ie when changing gear.
  • the swivel angle is plotted on the abscissa and the torque to be applied to the circuit can be taken from the ordinate.
  • a zero point is specified both for the swivel angle and for the moment, from which a swivel angle and also the torque curve which largely corresponds in terms of absolute value are established in both directions.
  • the distance between the two curves shows the degree of switching hysteresis.
  • FIG. 3 shows the optimized curve profile according to the invention. Deviating from FIG. 2, there is a significant reduction in the required switching force, which is illustrated by the torque curve, and a reduced switching hysteresis. In addition, the curve shows a desirable sharp, sharp-edged moment curve at the transitions.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Arretiereinrichtung (1) zur Lagefixierung eines beweglichen Schaltungs- oder Stellelementes, versehen mit einer federkraftbeaufschlagten Rastkugel (2), die in einer Rastnut (3) über zwei Anlagepunkte (5) an einer Rampenkontur (6) anliegt. Erfindungsgemäß ist ein Raststück (4) vorgesehen mit einer Rampenkontur (6), bei der jeweils der Anlagepunkt (5) übereinstimmt mit einem Wendepunkt der Rampenkontur (6).

Description

Beschreibung
Rampenkontur für eine Arretiereinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Arretiereinrichtung zur Lagefixierung eines bewegli- chen Schaltungs- oder Stellelementes, insbesondere für eine Schaltung eines Getriebes, gemäß den oberbegriffsbildenden Merkmalen von Anspruch 1 .
Eine derartige Arretiereinrichtung für die Schaltung eines Schaltgetriebes ist aus der DE-A 42 30 369 vorbekannt, bei der eine federkraftbeaufschlagte Rastkugel in einer V-förmig gestalteten Schaltkulisse geführt ist. Zur Überwindung der seitlichen erhöhten Borde der Rampenkontur in der Schaltkulisse ist ein uner¬ wünscht großes Schaltmoment erforderlich, das sich nachteilig auf den Schalt¬ komfort auswirkt und die Reibung vergrößert.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Beibehaltung einer hohen Rastsicherheit den Schaltkraftverlauf zu optimieren und das Verschleißverhalten der sich berühren¬ den Teile zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch den Kennzeichnungsteil von Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung weist gegenüber dem Bekannten einen Anlagepunkt der Rastku¬ gel auf, der im Wendepunkt der Rampenkontur liegt. Der Anlagepunkt ist auch bestimmbar durch einen Verlauf der Rampenkontur in Form einer Kurvenkrüm¬ mung, die im Anlagepunkt das Vorzeichen ändert, d. h. in dem Graphen der Kurve schließt sich an einen konvexen Kurventeil ein konkaver Teil an. Eine weitere Definition des Anlagepunktes ist durch eine Tangente gegeben, die durch den Anlagepunkt geführt ist und die übereinstimmt mit der Lage der Rampenkontur und an die sich vom Anlagepunkt ausgehend in beiden Richtun¬ gen ein Radiusansatz anschließt. Auf diese Weise stellt sich für die erfindungsgemaße Arretiereinrichtung, die in einer Getriebeschaltung eingesetzt ist, eine reibungsarme Betätigung dar, die das Verschleißverhalten der sich berührenden Teile in vorteilhafter Weise reduziert, wodurch die Einsatzlebensdauer erhöht werden kann. Aufgrund der Lage des Anlagepunktes der Rastkugel, der mit dem Wendepunkt der Rampen¬ kontur übereinstimmt, lauft bei einer Schaltung, d. h. Bewegung der erfindungs- gemaßen Arretiereinrichtung, die Rastkugel unmittelbar auf einer durch den Radiusansatz vorgegebenen Kurvenlaufbahn. Damit stellt sich für eine Schaltung ein optimaler KraftTWegverlauf ein, der die Schalthysterese vorteilhaft ver- πngert, wünschenswerte steile und spitze Schaltubergange ermöglicht und damit ein optimales Schaltgefuhl vermittelt bei gleichzeitiger Erfüllung der Rastsicher- heit.
In einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 ist der Anlagepunkt unter einem Winkel von 45° zum Mittelpunkt der Rastkugel angeordnet. Damit stellt sich ebenfalls ein Steigungswinkel von 45° der Rampenkontur zur Vertikal¬ ebene der Rastnut ein.
Gemäß Anspruch 3 ist eine zulassige Abweichung vom idealen Anlagepunkt, die sich beispielsweise durch Fertigungsungenauigkeiten oder Toleranzen ergeben kann, von ± 10° zulassig.
Nach Anspruch 4 ist es zweckmäßig, daß die Radien, die sich vom Wende¬ punkt der Rampenkontur anschließen, jeweils kleiner sind als der Radius der Rastkugel. Dabei hat es sich als gunstig erwiesen, den in Richtung der Rastnut weisenden Radius wiederum großer auszufuhren als den Radius, der zum Vorsprung der Rastnut zeigt und der eine seitliche Begrenzung darstellt.
Nach Anspruch 5 ist es zweckdienlich, das Raststuck einschließlich der seith- chen äußeren Flanken so zu gestalten, daß es im Querschnitt dem Buchstaben "M" gleicht zur Erreichung von drei Raststellungen, wobei die Übergänge stark gerundet ausgeführt sind. Diese Ausbildung begünstigt den Kraftverlauf und stellt unter den Gesichtspunkten der Festigkeit eine optimale Gestaltung dar. Gemäß Anspruch 6 ist das Raststück spanlos zu fertigen und damit auch für Großserien kostengünstig herstellbar.
Der Erfindungsgegenstand wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 in einem vergrößerten Maßstab die in einer Rastnut ge¬ führte Rastkugel einer Arretiereinrichtung;
Figur 2 den Kurvenverlauf bisheriger Arretiereinrichtungen;
Figur 3 den Kurvenverlauf einer erfindungsgemäßen Arre¬ tiereinrichtung.
Von einer Arretiereinrichtung 1 üblicher Bauart ist in Figur 1 eine Rastkugel 2 vergrößert abgebildet, die in einer Rastnut 3 gehalten ist, welche in einem Raststück 4, beispielsweise einer Schaltkulisse, eingebracht ist. Die Rastkugel 2 stützt sich über zwei Anlagepunkte 5 an einer Rampenkontur 6 ab. Der An¬ lagepunkt 5 entspricht dabei jeweils einem Wendepunkt der kurvenförmig gestalteten Rampenkontur 6. Zur Erreichung eines optimierten Schaltkraftverlaufs sowie zur Erreichung einer sicheren Fixierung der Rastkugel ist erfindungsgemäß die Rampenkontur 6 auf die Rastkugel 2 abgestimmt. Dazu stimmt der An¬ lagepunkt 5 überein mit einem Wendepunkt der Rampenkontur 6. Zur genau¬ en Lagedefinition des Anlagepunktes 5 dient eine durch den Anlagepunkt 5 geführte Tangente 8, von der ausgehend sich in beiden Richtungen ein Radius¬ ansatz der Rampenkontur 6 anschließt. Der Anlagepunkt 5 steht dabei unter einem Winkel a von 45° zu einem Mittelpunkt 7 der Rastkugel 2. Dement¬ sprechend stellt sich ebenfalls ein Steigungswinkel von 450 der Rampenkontur 6 ein, der damit übereinstimmt mit dem Winkel a. Der Winkel ß gibt eine zulässige Abweichung vom idealen Anlagepunkt 5 an, die in beiden Richtungen maximal 10° beträgt. In Figur 2 ist der für die Betätigung einer bisherigen Arretiereinrichtung erforder¬ liche Momentenverlauf gezeigt, der sich einstellt bei einer Getriebeschaltung, d. h. bei einem Gangwechsel. Auf der Abzisse ist der Schwenkwinkel aufgetra¬ gen und das zur Schaltung aufzubringende Moment kann der Ordinate entnom- men werden. Dabei ist sowohl für den Schwenkwinkel als auch für das Moment ein Nullpunkt angegeben, von dem ausgehend in beiden Richtungen sich ein vom absoluten Wert her weitestgehend übereinstimmender Schwenkwinkel und auch Momentenverlauf einstellt. Die Beabstandung zwischen den beiden Kurvenverläufen stellt den Grad der Schalthysterese dar.
Die Figur 3 zeigt den erfindungsgemäßen optimierten Kurvenverlauf. Abwei¬ chend zu Figur 2 ergibt sich eine deutliche Reduzierung der erforderlichen Schaltkraft, - verdeutlicht durch den Momentenverlauf -sowie eine verringerte Schalthysterese. Außerdem zeigt der Kurvenverlauf einen wünschenswerten spitzen, scharfkantigen Momentenverlauf an den Übergängen.
Bezugszeichen
Arretiereinrichtung Rastkugel Rastnut Raststück Anlagepunkt Rampenkontur Mittelpunkt Tangente

Claims

Ansprüche
1. Arretiereinrichtung (1) zur Lagefixierung eines beweglichen Schaltungs- oder Stellelementes, insbesondere für eine Schaltung eines Getriebes, mit einem im Getriebegehäuse lagepositionierten Außenteil, in dem ein Arretierbolzen ver¬ schiebbar geführt ist, der an einer Stirnseite eine Rastkugel (2) aufweist und bei dem an der gegenüberliegenden Seite eine im Außenteil eingesetzte Druckfeder anliegt, die eine Verlagerung des Arretierbolzens in Richtung einer in einem Raststück (4) ausgebildeten Rastnut (3) auslöst, wobei die Rastkugel (2) über insbesondere zwei Anlagepunkte (5) an einer Rampenkontur (6) anliegt, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Anlagepunkt (5) mit einem Wendepunkt der kurvenförmig ausgebildeten Rampenkontur (6) übereinstimmt.
2. Arretiereinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein optimaler Anlagepunkt (5) unter einem Winkel a von 45° zu einem Mittelpunkt (7) der Rastkugel (4) angeordnet ist.
3. Arretiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine abweichende Anlage der Rastkugel (2) an der Rampenkontur (6) von maximal ± 10° vom optimalen Anlagepunkt (5) zulässig ist.
4. Arretiereinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß vom Anlagepunkt (5) ausgehend sich jeweils Krümmungsradien anschließen, die kleiner sind als ein Radius der Rastkugel (2).
5. Arretiereinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Raststück (4) zur Anwendung kommt mit einem dem Buchstaben "M" gleichen¬ den symmetrischen Querschnittprofil, wobei die Übergänge gerundet ausgeführt sind.
6. Arretiereinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Raststück (4), das spanlos gefertigt ist.
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