WO2010069705A1 - Wälzlagerung zweier zumindest axial zueinander verschiebbarer bauteile, insbesondere für getriebe-schaltelemente - Google Patents

Wälzlagerung zweier zumindest axial zueinander verschiebbarer bauteile, insbesondere für getriebe-schaltelemente Download PDF

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WO2010069705A1
WO2010069705A1 PCT/EP2009/065499 EP2009065499W WO2010069705A1 WO 2010069705 A1 WO2010069705 A1 WO 2010069705A1 EP 2009065499 W EP2009065499 W EP 2009065499W WO 2010069705 A1 WO2010069705 A1 WO 2010069705A1
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rolling bearing
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rolling
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Thomas Nehmeyer
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Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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    • F16H2063/3079—Shift rod assembly, e.g. supporting, assembly or manufacturing of shift rails or rods; Special details thereof

Definitions

  • a sensor lock which places the sensor system in a switching mechanism. integrated.
  • the shift lock has a shift pin with a latching element guided on its end face. This is preferably spherical and engages in a trained as a locking contour runway of the switching element, against which it is biased.
  • the sensor lock has a signal transmitter and a sensor as two sensor elements, which are movable relative to one another by the latching element.
  • a disadvantage of such a sensor lock is that it has a relatively high construction and is partially arranged at a position that is unsuitable for the sensor system, so that metallic abrasion can impair the function of a magnet as a signal generator.
  • Such a sensor lock translates the predetermined by the desired switching force profile multi-dimensional height profile of the locking contour in a one-dimensional stroke of the lock.
  • different gear positions result in the same position of the signal transmitter and of the sensor, so that in the case of a switching unit having a switching element and a sensor lock, the various switching positions of the switching element can not be kept apart without further aids.
  • the object of the invention is to provide a sensor arrangement which avoids the disadvantages mentioned above and which is easy to manufacture.
  • a sensor is integrated with at least one signal generator and at least one sensor in a rolling bearing axially to each other to be moved components.
  • integration means that both components together with the sensor system and the rolling bearing form a unit that can be assembled.
  • the sensor and the signal transmitter this means that in every possible position of the two components relative to one another at least one sensor element is arranged in the same axial section of the component as the roller bearing.
  • the sensor is the stationary sensor element and is arranged radially offset from the rolling elements. Due to the integration into the roller bearing, the sensor technology is protected against external influences by its integration into the rolling bearing. Because housing-mounted holders for the sensor system can be dispensed with, a sensor arrangement for discrete or continuous setting positions which is very easy to install is created.
  • the present invention relates in particular to a roller bearing for shift rails.
  • This is understood to mean selector rods and selector shafts of a motor vehicle transmission that are linearly movable or circumferentially movable.
  • the cross section of the shift rails may be circular, rectangular or other shape.
  • shift rails usually the neutral position, the gear positions and possibly also middle positions are detected.
  • the shift rails transmitted at change-speed gearboxes of motor vehicles, the movements of shift and / or selector levers on the respective sliding sleeves of the transmission.
  • the shift rails transmit axial actuation forces to the shift forks fixed to these elements and transmit the reaction forces resulting from the shift to the transmission housing.
  • these elements are mounted axially movable.
  • the integration of the sensors in the rolling bearing allows a constructive positioning of the sensor to the signal generator, without the need for additional tools must be installed.
  • Existing storage concepts can be easily provided with a sensor. It is particularly simple to arrange a permanent magnet on the switching rail, which cooperates with a Hall sensor arranged in the housing.
  • rolling bearings in which usually three or more defined, oriented in the longitudinal direction of movement grooves are provided in which the rolling elements - are usually balls - out.
  • the rolling elements usually run on a sheet-metal element which surrounds the shift rail and is shaped in such a way that raceways are created towards the ball.
  • the ball raceways can also be introduced directly into the surface of a shift rod.
  • the rolling elements roll off in a circular cylinder sleeve, which is pressed into the transmission housing.
  • Such rolling bearings allow good efficiencies due to a low bearing friction and thus increase the shifting comfort, since they can provide a very smooth longitudinal guide of the shift rail. The ease of movement is particularly advantageous for accurate detection of the switching position.
  • the roller bearing according to the invention has at least two rows of each aligned in the direction of displacement of the components arranged rolling elements, which roll in each case in tracks or are guided, which partially surround the outer contour of the rolling elements.
  • the raceways formed around the rolling elements increase the contact surfaces between the raceways and the rolling elements, thereby reducing the surface pressure between the components; It can thus be transmitted greater forces and, if necessary, torques. Since the raceways have no cylindrical contour, a rotation of the two mutually displaceable components is prevented, which allows the transmission of torque.
  • balls which are each guided in raceways, which have circular ring segments in cross section, which correspond to the diameters of the rolling elements. Characterized in that the raceways are adapted in cross-section respectively to the contours of the balls, The surface pressures are reduced by the larger touching surfaces, which also reduces the component load.
  • the first component has an inner sleeve for guiding the rolling bodies.
  • the inner sleeve is preferably formed from sheet steel and is supported on the shift rail at several support points.
  • the second component may be a housing with an outer sleeve disposed therein for the outer guidance of the rolling elements. Due to the occurring loads by the rolling elements, it is not advisable to arrange the signal transmitter or the sensor in the region of the raceways. On the other hand, an arrangement is possible between the raceways, but will usually not be done for space reasons. If the signal heads are sufficiently flat, such as flat magnets or optical markings, these can be integrated into the respective sleeves. This is also possible with flat sensors.
  • the inner sleeve does not completely surround the shift rail, but does not cover a portion of the shift rail.
  • it may, for example, be slotted or have suitable recesses.
  • the signal generator if necessary in the switching rail, is preferably arranged. If the signal transmitter is a magnet, its field is not shielded in the radial direction by the metallic sleeve.
  • the outer sleeve may have an opening for the sensor, so that it can come as close as possible and close to the signal generator.
  • the components may in particular have three radially evenly arranged raceways for each aligned in the direction of displacement of the components arranged rolling elements.
  • the shift rail can be carried out particularly accurately.
  • the transferable forces are higher because the shift rail is supported on three sides.
  • more than three regularly arranged raceways can be provided for correspondingly more rows of rolling elements. This allows either the allowable loads for the Increase shift rail or reduce the diameter of the rolling elements, since the load can be distributed to a higher number of rolling elements.
  • the outer sleeve with three raceways for two, three or more rows of rolling elements expediently has a triovalen cross section with sections circular segment-shaped guides or raceways for the rolling elements, whereby the exact and symmetrical guidance of the balls is guaranteed.
  • the inner sleeve may have three cross-sectionally circular segment-shaped guides or raceways for the rolling elements, whereby the inner sleeve and the inner panel for supporting the shift rail is designed so that the lowest possible surface pressures arise.
  • the non-cylindrical cross section of the outer sleeve has the consequence that only certain, defined raceways exist for the rolling elements and thus there are non-loaded areas of the outer sleeve by the balls. In these areas, the sensors are preferably arranged, since these are usually not so robust that they can be run over with bearing force. Due to the non-cylindrical cross section, the shift rail is also pivotable, taking the outer sleeve with it.
  • a damping element may be arranged made of an elastic material which dampens the noise transmission between the inner component and the outer component.
  • the outer sleeve is fixed in an adapter sleeve with a cylindrical outer circumferential surface.
  • the adapter sleeve is fixed without play in a hollow cylindrical bore of the first component or housing.
  • the adapter sleeve has an inner sleeve, which corresponds to the outer contour of the outer sleeve for guiding the rolling bodies.
  • the outer sleeve for external storage and management of the rolling elements is fixed without play in the adapter sleeve.
  • the adapter sleeve is made of an elastic material.
  • an elastic material comes, for example, a thermoplastic art fabric with sufficient elasticity or with sufficient damping properties in question.
  • a thermoplastic art fabric with sufficient elasticity or with sufficient damping properties in question.
  • By an elastic outer sleeve also misalignment can be compensated.
  • the inner sleeve for guiding the rolling elements may be further formed by a bearing ring which is fixed on the outer circumference of the second component or the rod or shift rail.
  • the inner sleeve for guiding the rolling elements may be formed by longitudinal grooves, which are introduced into the outer periphery of the second component or the rod or shift rail.
  • corresponding longitudinal grooves can be introduced in the axial direction in the outer contour of the rod or shift rail, which then serve as axial raceways for the rolling elements or balls of the rolling bearing.
  • the rolling elements are held by a cage and fixed in position to each other.
  • this cage is dispensable, although it facilitates the installation of the rolling elements considerably compared to a single assembly with balls.
  • the cage can, for example, consist of sheet metal.
  • a suitable material for the cage may also be polyamide (e.g., PA66).
  • Fig. 1 shows a schematic cross section of a first variant of a roller bearing for the axial guidance of a shift rail with a rectangular cross-section in a housing.
  • FIG. 2 shows a perspective partial longitudinal section of the rolling bearing according to FIG. 1.
  • Fig. 3 shows a schematic longitudinal section of the roller bearing for
  • FIG. 4 shows a schematic cross section of a second variant of
  • Fig. 5 shows a perspective view of the rolling bearing according to
  • FIG. 1 shows a cross section through an embodiment of a rolling bearing 1 according to the invention, comprising a first component 2 as a shift rail 15 with a rectangular cross-section axially displaceable (ie, perpendicular to the plane) in a second component 3 as a housing 17 of a transmission is stored.
  • a first component 2 as a shift rail 15 with a rectangular cross-section axially displaceable (ie, perpendicular to the plane) in a second component 3 as a housing 17 of a transmission is stored.
  • an inner sleeve 4 is arranged as a sheet metal part which serves as an inner guide for the drawing only indicated rolling elements 5, which are each formed by balls in the present embodiment.
  • the inner sleeve 4 has three circumferentially distributed guide sections 6, which extend axially and have a circular segment section in cross section.
  • the radius of the circular segment section corresponds to the radius of the rolling elements 5, so that they encompass and are guided over a defined area.
  • the effective surface pressure between the rolling elements 5 and the inner sleeve 4 and their guide portions 6 is significantly reduced compared to a conventional axial bearing.
  • the balls or rolling elements 5 are guided outside in an outer sleeve 7, which has a triovale cross-sectional contour. It is also important here that their outer guide sections 8 extend axially uniformly and in cross-section have a circular segment portion whose radius corresponds to the radius of the rolling elements 5, so that they are encompassed and guided over a defined range, whereby the effective surface pressure between rolling elements 5 and outer sleeve 7 or its guide sections 8 compared to a conventional, hollow cylindrical axial bearing German lent is reduced. Between each two loaded via the rolling elements 5 guide portions 8 connecting portions 20 are arranged, which are not or only slightly loaded. A connecting portion 20 has a recess 18 for a second sensor element 14.
  • the second sensor element 14 is a sensor 21 and arranged substantially outside the outer sleeve 7 in an adapter sleeve 10 or in a housing 17, but projects here into the region of the outer sleeve 7 so that it forms a surface with no offset.
  • the signal generator or transmitters 22 are either integrated into the shift rail 15 or, as in this exemplary embodiment, arranged in a cage pocket 23 of the cage 9. You can there be movably mounted as the rolling elements 5, or they are firmly connected to the inner sleeve 4 and the shift rail 15. In order to ensure the most accurate detection, the gap 24 separating the signal transmitter 22 and the sensor 21 should be kept as small as possible.
  • a cage 9 serves for the exact guidance of the rolling elements 5 between the inner sleeve 4 and the outer sleeve 7 and to ensure a uniform distance between the rolling elements. 5
  • the adapter sleeve 10 is arranged, which serves on the one hand to compensate for the different contours and which on the other hand can provide a quite desirable damping effect in order to prevent the transmission of noise. see and reduce vibrations between the gear housing 16 and the shift rail 15.
  • the adapter sleeve 10 thus acts as a damping element and is preferably made of an elastic material.
  • Fig. 2 illustrates again the already mentioned for Fig. 1 components of the rolling bearing in perspective partial longitudinal section.
  • the schematic longitudinal section of FIG. 3 illustrates that the inner sleeve 4 is inserted into a corresponding sleeve receptacle 11 on the outer circumferential surface of the shift rail 15.
  • the sleeve receptacle 11 has a depth which corresponds approximately to the thickness of the inner sleeve 4. From the longitudinal section, it is further apparent that a plurality of sensors 21 are arranged in axial succession in order to be able to reliably detect various positions of the shift rail 15.
  • the sensors 21 are connected via a conductive connection to a plug-in contact 19, which is connectable to an external connector of an evaluation unit.
  • the thickness of the shift rail 15 is partially reduced to accommodate the signal generator 22.
  • FIG. 4 and the cross-sectional view of Fig. 5 illustrate an alternative variant of the rolling bearing 1, is dispensed with an inner sleeve and instead of the inner bearing shell corresponding groove-shaped guide recess 12 on the outer circumferential surface of a switching element 16 designed as a first component 2 introduced are.
  • the guide recesses 12 may each have a depth which corresponds approximately to the thickness of the inner sleeve 4 according to the first variant.
  • the signal generator 22 is arranged on the outside of the shift rod 16 in a region which is not loaded by the rolling elements.
  • the remaining parts correspond to the previously explained components according to the figures 1 to 3.
  • Fig. 5 illustrates this alternative variant again in a perspective view. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wälzlagerung (1) zweier zumindest axial zueinander verschiebbarer Bauteile (2, 3), wobei die Wälzlagerung (1) Wälzkörper (5) aufweist, die wenigstens zwei, in axialer Verschieberichtung fluchtenden Reihen angeordnet sind, sowie erste Laufbahnen (6) für die Wälzkörper (5), die an oder auf dem ersten Bauteil (2) angeordnet sind, und zweite Laufbahnen (8) für die Wälzkörper (5), die an oder auf dem zweiten Bauteil (3) angeordnet sind, wobei die Wälzlagerung (1) eine Sensorik mit einem Signalgeber (22) und einem Sensor (21) als zwei Sensorikelementen (13, 14) aufweist, das erste Sensorikelement (13) bewegungsfest zum ersten Bauteil (2) angeordnet ist, und das zweite Sensorikelement (14) bewegungsfest zum zweiten Bauteil (3) angeordnet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Wälzlagerung zweier zumindest axial zueinander verschiebbarer Bauteile, ins- besondere für Gethebe-Schaltelemente
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Zunehmend besteht der Bedarf, zwischen axial beweglichen Bauteilen und insbesondere in Getrieben mögliche Positionen sensorisch zu erfassen, wie in DE 10 2006 028785 B3 vorgestellt. In einem manuellen Schaltgetriebe wird dazu auf oder an dem Schaltelement, in der Regel ist dies eine in einem Schaltdom angeordnete Zentralschaltwelle mit einem oder mehreren Schaltfingern, ein Magnet befestigt. Der Magnet wirkt mittels eines im Schaltdomgehäuse angeordneten Hallsensors zusammen und detektiert die einzelnen Gangstellungen. Nachteilig an einer derartigen Ausführung ist, dass der Magnet auf im Getriebeöl vorhandenen, eisenhaltigen Abrieb anziehend wirken kann. Durch ein Einfangen dieses Schmutzes verändert sich seine Feldcharakteristik im Laufe der Betriebsdauer. Die Genauigkeit der Detektion nimmt daher über die Laufzeit ab.
Um diese Nachteile zu umgehen, ist es insbesondere bei ist bei automatisierten Schaltgetrieben üblich, die Gangstellung direkt an in der Regel linear bewegten Schaltgabeln zu detektieren. Nachteilig an dieser Lösung ist jedoch, dass für jede Schaltgabel und damit für jede Gasse ein eigener Sensor erforderlich ist. Diese Lösung erfordert daher mehrere Sensorikeinheiten und ist daher kostenaufwändig.
Als eine Weiterentwicklung ist beispielsweise in DE 10 2007 016751 A1 eine Sensorarretierung vorgeschlagen worden, die die Sensorik in eine Schaltarre- tierung integriert. Die Schaltarretierung weist einen Schaltbolzen mit einem an dessen Stirnseite geführten Rastelement auf. Dieses ist vorzugsweise kugelförmig ausgebildet und greift in eine als Rastkontur ausgebildete Ablaufbahn des Schaltelements ein, gegen die es vorgespannt ist. Die Sensorarretierung weist einen Signalgeber und einen Sensor als zwei Sensorikelemente auf, die durch das Rastelement relativ zueinander beweglich sind. Nachteilig an einer derartigen Sensorarretierung ist, dass sie relativ hoch baut und teilweise an einer für die Sensorik ungeeigneten Position angeordnet ist, so dass auch hier metallischer Abrieb die Funktion eines Magneten als Signalgeber beeinträchti- gen kann. Ferner übersetzt eine derartige Sensorarretierung das durch den gewünschten Schaltkraftverlauf vorgegebene mehrdimensionale Höhenprofil der Rastkontur in einen eindimensionalen Hub der Arretierung. Unter Umständen haben somit verschiedene Gangstellungen die gleiche Position des Signalgebers und des Sensors zur Folge, so dass bei einer Schalteinheit mit ei- nem Schaltelement und einer Sensorarretierung die verschiedenen Schaltstellungen des Schaltelements ohne weitere Hilfsmittel nicht auseinander gehalten werden können.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sensoranordnung zu schaffen, die die vorstehend angeführten Nachteile vermeidet und die einfach herzustellen ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, dass eine Sensorik mit zumindest einem Signalgeber und zumindest einem Sensor in eine Wälzlagerung von axial zueinander zu bewegenden Bauteilen integriert ist. Dabei wird unter Integration verstanden, dass beide Bauteile zusammen mit der Sensorik und dem Wälzlager eine Einheit bilden, die verbaubar ist. Für die Anordnung des Sensors und des Signalgebers bedeutet dies, dass in jeder möglichen Position der beiden Bauteile zueinander zumindest ein Sensorike- lement im gleichen Axialabschnitt des Bauteils angeordnet ist wie das Wälzlager. In der Regel ist der Sensor das ortsfeste Sensorikelement und ist radial versetzt zu den Wälzkörpern angeordnet. Durch die Integration in die Wälzlagerung ist die Sensorik durch die Integration in das Wälzlager vor äußeren Einflüssen geschützt. Dadurch dass gehäusefeste Halterungen für die Sensorik entfallen können, ist eine sehr einfach zu mon- tierende Sensoranordnung für diskrete oder kontinuierliche Stellpositionen geschaffen.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Wälzlagerung für Schaltschienen. Hierunter werden Schaltstangen und Schaltwellen eines Kraftfahr- zeuggetriebes verstanden, die linear bzw. in Umfangsrichtung beweglich sind. Der Querschnitt der Schaltschienen kann kreisförmig, rechteckig oder von anderer Form sein. Die Integration der Sensorik in die in der Regel in einem Schaltdom oder in einem Gehäuse angeordnete Wälzlagerung gelingt leichter als in eine Schaltarretierung. Auf eine ausladend bauende Schaltarretierung mit einer Sensorik kann daher verzichtet werden.
Bei Schaltschienen werden üblicherweise die Neutralposition, die Gangstellungen und ggf. auch Mittelstellungen erkannt. Die Schaltschienen übertragen bei Schaltwechselgetrieben von Kraftfahrzeugen die Bewegungen von Schalt- und/oder Wählhebeln auf die jeweiligen Schiebemuffen des Getriebes. Die Schaltschienen übertragen axiale Betätigungskräfte auf die an diesen Elementen fixierten Schaltgabeln und übertragen die aus dem Schaltvorgang resultierenden Reaktionskräfte auf das Getriebegehäuse. Für den Schaltvorgang sind diese Elemente axial beweglich gelagert.
Die Integration der Sensorik in das Wälzlager ermöglicht eine konstruktive Positionierung des Sensors zum Signalgeber, ohne dass weitere Hilfsmittel verbaut werden müssen. Bestehende Lagerkonzepte können auf einfache Weise mit einer Sensorik versehen werden. Besonders einfach ist es, an die Schalt- schiene einen Permanentmagneten anzuordnen, der mit einem im Gehäuse angeordneten Hall-Sensor zusammenwirkt. Für die Lagerung der Schaltschienen eignen sich Wälzlager, bei denen üblicherweise drei oder mehr definierte, in Längsbewegungsrichtung orientierte Nuten vorgesehen sind, in denen die Wälzkörper - meist sind dies Kugeln - geführt sind. Die Wälzkörper laufen bei im Querschnitt rechteckigen Schalt- schienen innen meist auf einem Blechelement, das die Schaltschiene umgreift und so ausgeformt ist, dass sich zur Kugel hin Laufbahnen ergeben. Alternativ können die Kugellaufbahnen auch direkt in die Oberfläche einer Schaltstange eingebracht sein. Außen rollen die Wälzkörper hierbei in einer kreisrunden Zylinderhülse ab, die in das Getriebegehäuse eingepresst ist. Derartige Wälz- lagerungen ermöglichen gute Wirkungsgrade aufgrund einer geringen Lagerreibung und erhöhen damit den Schaltkomfort, da sie für eine sehr leichtgängige Längsführung der Schaltschiene sorgen können. Die Leichtgängigkeit ist insbesondere für eine genaue Erfassung der Schaltstellung vorteilhaft.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen den Wälzkörpern und der Schaltschiene bzw. dem Gehäuse jeweils eine nicht zylindrische, sondern die Konturen der Wälzkörper zumindest teilweise umschließende Lagerschale angeordnet. Die erfindungsgemäße Wälzlagerung weist wenigstens zwei Reihen von jeweils fluchtend in Verschiebungsrichtung der Bauteile angeordneten Wälzkörpern auf, die jeweils in Laufbahnen wälzen bzw. geführt sind, welche die Außenkontur der Wälzkörper teilweise umschließen. Durch die um die Wälzkörper herum geformten Laufbahnen werden die Berührflächen zwischen den Laufbahnen und den Wälzkörpern erhöht, wodurch die Flächenpressung zwischen den Bauteilen reduziert ist; es können somit größere Kräfte sowie bei Bedarf auch Drehmomente übertragen werden. Da die Laufbahnen keine zylindrische Kontur aufweisen, ist eine Verdrehung der beiden gegeneinander verschiebbaren Bauteile verhindert, was die Übertragung von Drehmomenten ermöglicht.
Als Wälzkörper kommen insbesondere Kugeln zum Einsatz, die jeweils in Laufbahnen geführt sind, die im Querschnitt Kreisringsegmente aufweisen, die mit den Durchmessern der Wälzkörper korrespondieren. Dadurch, dass die Laufbahnen im Querschnitt jeweils den Konturen der Kugeln angepasst sind, werden die Flächenpressungen durch die größeren sich berührenden Flächen reduziert, wodurch sich auch die Bauteilbelastung verringert.
Das erste Bauteil weist in einer Ausgestaltung eine Innenhülse zur Führung der Wälzkörper auf. Die Innenhülse ist vorzugsweise aus Stahlblech ausgebildet und stützt sich an der Schaltschiene an mehreren Stützstellen ab. Das zweite Bauteil kann ein Gehäuse mit einer darin angeordneten Außenhülse zur äußeren Führung der Wälzkörper sein. Aufgrund der auftretenden Belastungen durch die Wälzkörper ist es nicht ratsam, den Signalgeber oder den Sensor im Bereich der Laufbahnen anzuordnen. Zwischen den Laufbahnen hingegen ist eine Anordnung möglich, wird aber aus Bauraumgründen meist nicht erfolgen. Sind die Signalgeber ausreichend flach wie Flachmagnete oder optische Markierungen, können diese in die jeweiligen Hülsen integriert werden. Ebenfalls ist dies mit flach bauenden Sensoren möglich.
Für viele Anwendungen ist es aber vorteilhaft, dass die Innenhülse die Schaltschiene nicht vollständig umgreift, sondern einen Teilbereich der Schaltschiene nicht überdeckt. Dazu kann sie bspw. geschlitzt sein oder geeignete Ausnehmungen aufweisen. Dort wird vorzugsweise der Signalgeber, ggf. in der Schalt- schiene, angeordnet. Ist der Signalgeber ein Magnet, wird dessen Feld durch die metallische Hülse so auch nicht in radialer Richtung abgeschirmt.
Ebenso kann die Außenhülse eine Öffnung für den Sensor aufweisen, damit dieser möglichst gut und nah an den Signalgeber heranreichen kann.
Anstelle von nur zwei Reihen von Wälzkörpern können die Bauteile insbesondere drei radial gleichmäßig angeordnete Laufbahnen für jeweils fluchtend in Verschiebungsrichtung der Bauteile angeordnete Wälzkörper aufweisen. Hierdurch lässt sich die Schaltschiene besonders exakt führen. Zudem sind auch die übertragbaren Kräfte höher, da die Schaltschiene nach drei Seiten abgestützt wird. Selbstverständlich können ggf. auch mehr als drei regelmäßig angeordnete Laufbahnen für entsprechend mehr Reihen von Wälzkörpern vorgesehen sein. Damit lassen sich wahlweise die zulässigen Belastungen für die Schaltschiene erhöhen oder die Durchmesser der Wälzkörper reduzieren, da die Last auf eine höhere Zahl von Wälzkörpern verteilt werden kann.
Die Außenhülse mit drei Laufbahnen für zwei, drei oder mehr Reihen von Wälzkörpern weist zweckmäßigerweise einen triovalen Querschnitt mit abschnittsweise kreissegmentförmigen Führungen bzw. Laufbahnen für die Wälzkörper auf, wodurch die exakte und symmetrische Führung der Kugeln gewährleistet ist. Entsprechend kann die Innenhülse drei im Querschnitt abschnittsweise kreissegmentförmige Führungen bzw. Laufbahnen für die Wälzkörper aufweisen, wodurch auch die Innenhülse bzw. das Innenblech zur Abstützung der Schaltschiene so gestaltet ist, dass möglichst geringe Flächenpressungen entstehen.
Der nicht-zylindrische Querschnitt der Außenhülse hat zur Folge, dass für die Wälzkörper nur bestimmte, definierte Laufbahnen existieren und somit es durch die Kugeln nicht-belastete Bereiche der Außenhülse gibt. In diesen Bereichen sind vorzugsweise die Sensoren angeordnet, da diese in der Regel nicht so robust sind, dass sie mit Lagerkraft überfahren werden können. Durch den nicht-zylindrischen Querschnitt wird die Schaltschiene auch verschwenk- bar, wobei sie die Außenhülse mitnimmt.
Zwischen der Außenhülse und dem zu lagernden Bauteil kann ein Dämpfungselement aus einem elastischen Werkstoff angeordnet sein, welches die Geräuschübertragung zwischen innerem Bauteil und äußerem Bauteil dämpft. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wälzlagerung ist die Außenhülse in einer Adapterhülse mit zylindrischer Außenmantelfläche fixiert. Die Adapterhülse ist in einer hohlzylindrischen Bohrung des ersten Bauteils bzw. Gehäuses spielfrei fixiert. Weiterhin weist die Adapterhülse eine Innenhülse auf, die der Außenkontur der Außenhülse zur Führung der Wälzkörper ent- spricht. Die Außenhülse zur äußeren Lagerung und Führung der Wälzkörper ist spielfrei in der Adapterhülse fixiert. Eine besonders gute Dämpfungswirkung lässt sich erzielen, wenn die Adapterhülse aus einem elastischen Werkstoff gefertigt ist. Als solcher Werkstoff kommt bspw. ein thermoplastischer Kunst- stoff mit ausreichender Elastizität bzw. mit ausreichenden Dämpfungseigenschaften in Frage. Durch eine elastische Außenhülse können ebenfalls Fluchtungsfehler ausgeglichen werden.
Die Innenhülse zur Führung der Wälzkörper kann weiterhin durch einen Lagerring gebildet sein, der am Außenumfang des zweiten Bauteils bzw. der Stange oder Schaltschiene fixiert ist. Alternativ hierzu kann die Innenhülse zur Führung der Wälzkörper durch Längsnuten gebildet sein, die in den Außenumfang des zweiten Bauteils bzw. der Stange oder Schaltschiene eingebracht sind. Hierzu können entsprechende Längsnuten in axialer Richtung in die Außenkontur der Stange oder Schaltschiene eingebracht sein, die dann als axiale Laufbahnen für die Wälzkörper bzw. Kugeln der Wälzlagerung dienen.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Wälzkörper durch einen Käfig gehalten und in ihrer Lage zueinander fixiert sind. Dieser Käfig ist jedoch verzichtbar, obgleich er die Montage der Wälzkörper erheblich gegenüber einer Einzelbestückung mit Kugeln erleichtert. Der Käfig kann bspw. aus Blech bestehen. Ein geeigneter Werkstoff für den Käfig kann bspw. auch Polyamid (z.B. PA66) sein.
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer ersten Variante einer Wälzlagerung zur axialen Führung einer Schaltschiene mit rechteckförmigem Querschnitt in einem Gehäuse.
Fig. 2 zeigt einen perspektivischen Teillängsschnitt der Wälzlagerung gemäß Fig. 1.
Fig. 3 zeigt einen schematischen Längsschnitt der Wälzlagerung zur
Verdeutlichung weiterer Details. Fig. 4 zeigt einen schematischen Querschnitt einer zweiten Variante der
Wälzlagerung mit einer Schaltstange ohne Innenhülse.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Darstellung der Wälzlagerung gemäß
Fig. 4.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die schematische Darstellung der Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wälzlagerung 1 , umfassend ein erstes Bauteil 2 als Schaltschiene 15 mit rechteckförmigem Querschnitt, die axial verschiebbar (d.h., senkrecht zur Zeichnungsebene) in einem zweiten Bauteil 3 als Gehäuse 17 eines Getriebes gelagert ist. Am Außenumfang der Schaltschiene 15 ist eine Innenhülse 4 als ein Blechformteil angeordnet, das als innere Führung für die zeichnerisch nur angedeuteten Wälzkörper 5 dient, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils durch Kugeln gebildet sind. Die Innenhülse 4 weist drei am Umfang verteilte Führungsabschnitte 6 auf, die axial verlaufen und im Querschnitt einen Kreissegmentabschnitt aufweisen. Der Radius des Kreissegmentabschnitts entspricht dem Radius der Wälzkörper 5, so dass diese über einen definierten Bereich umfasst und geführt sind. Dadurch ist die wirksame Flächenpressung zwischen den Wälzkörpern 5 und der Innenhülse 4 bzw. deren Führungsabschnitten 6 gegenüber einer herkömmlichen Axiallagerung deutlich reduziert.
In gleicher Weise sind die Kugeln bzw. die Wälzkörper 5 außen in einer Außenhülse 7 geführt, die eine triovale Querschnittskontur aufweist. Wichtig ist auch hier, dass deren äußeren Führungsabschnitte 8 axial gleichmäßig verlaufen und im Querschnitt einen Kreissegmentabschnitt aufweisen, dessen Radius dem Radius der Wälzkörper 5 entspricht, so dass diese über einen definierten Bereich umfasst und geführt sind, wodurch die wirksame Flächenpressung zwischen Wälzkörpern 5 und Außenhülse 7 bzw. dessen Führungsabschnitten 8 gegenüber einer herkömmlichen, hohlzylindrisch geformten Axiallagerung deut- lieh reduziert ist. Zwischen jeweils zwei über die Wälzkörper 5 belasteten Führungsabschnitten 8 sind Verbindungsabschnitte 20 angeordnet, die nicht bzw. nur gering belastet sind. Ein Verbindungsabschnitt 20 weist eine Ausnehmung 18 für ein zweites Sensorikelement 14 auf. Das zweite Sensorikelement 14 ist ein Sensor 21 und im Wesentlichen außerhalb der Außenhülse 7 in einer Adapterhülse 10 oder in einem Gehäuse 17 angeordnet, ragt aber hier bis in den Bereich der Außenhülse 7, so dass er mit dieser eine Fläche ohne Versatz bildet. Dadurch kann ist der Minimalabstand zu einem an der Schaltschiene 15 angeordneten ersten Sensorikelement 13, dem Signalgeber 22, weitestgehend reduziert. Der oder die Signalgeber 22 sind entweder in die Schaltschiene 15 integriert oder wie in diesem Ausführungsbeispiel in einer Käfigtasche 23 des Käfigs 9 angeordnet. Sie können dort wie die Wälzkörper 5 beweglich gelagert sein, oder sie sind fest mit der Innenhülse 4 bzw. der Schaltschiene 15 verbunden. Um eine möglichst genaue Erkennung zu gewährleisten, sollte der den Signalgeber 22 und den Sensor 21 trennende Spalt 24 so klein wie möglich gehalten werden.
Ein Käfig 9 dient zur exakten Führung der Wälzkörper 5 zwischen der Innenhülse 4 und der Außenhülse 7 sowie zur Sicherstellung eines gleichmäßigen Abstandes zwischen den Wälzkörpern 5.
Anhand der Darstellung der Fig. 1 wird unmittelbar deutlich, dass zur spielfreien Fixierung der trioval geformten Außenhülse 7 in der hohlzylindrisch geformten Innenmantelfläche des Gehäuses 17 ein erhöhter Fertigungsaufwand not- wendig wäre, wenn bspw. die Außenkontur der Außenhülse 7 in die Innenkontur des Gehäuses 17 eingearbeitet werden sollte, was in der Regel nur durch stoßende Verfahren erfolgen kann. Dieser erhöhte Bearbeitungsaufwand wird in der vorliegenden Ausführungsvariante dadurch vermieden, dass zwischen Außenkontur der nicht zylindrisch geformten Außenhülse 7 zur Führung der Wälzkörper 5 und der Innenkontur der zylindrisch geformten Bohrung des Gehäuses 17 die Adapterhülse 10 angeordnet ist, die einerseits dem Ausgleich der unterschiedlichen Konturen dient, und die andererseits eine durchaus erwünschte Dämpfungswirkung liefern kann, um die Übertragung von Geräu- sehen und Vibrationen zwischen dem Getriebegehäuse 16 und der Schaltschiene 15 zu reduzieren.
Mit Hilfe dieser zusätzlichen Adapterhülse 10 wird eine Wälzlagerung 1 gelie- fert, die hinsichtlich der Geräuschübertragung zwischen den gegeneinander beweglichen Teilen optimiert ist. Die Adapterhülse 10 wirkt somit als Dämpfungselement und ist vorzugsweise aus einem elastischen Werkstoff gefertigt.
Die Fig. 2 verdeutlicht nochmals die bereits zur Fig. 1 erwähnten Bauteile der Wälzlagerung in perspektivischem Teillängsschnitt. Die schematische Längsschnittdarstellung der Fig. 3 verdeutlicht , dass die Innenhülse 4 in eine entsprechende Hülsenaufnahme 11 an der Außenmantelfläche der Schaltschiene 15 eingebracht ist. Die Hülsenaufnahme 11 weist eine Tiefe auf, die ungefähr der Stärke der Innenhülse 4 entspricht. Aus dem Längsschnitt geht weiter her- vor, dass axial aufeinanderfolgend mehrere Sensoren 21 angeordnet sind, um verschiedene Stellungen der Schaltschiene 15 sicher detektieren zu können. Die Sensoren 21 sind über eine leitende Verbindung an einen Steckkontakt 19 angeschlossen, der mit einem externen Stecker einer Auswerteeinheit verbindbar ist. Die Dicke der Schaltschiene 15 ist teilweise reduziert, um die Signalge- ber 22 aufzunehmen.
Die schematische Längsschnittdarstellung der Fig. 4 und die Querschnittsdarstellung der Fig. 5 verdeutlichen eine alternative Variante der Wälzlagerung 1 , bei der auf eine Innenhülse verzichtet ist und anstelle der inneren Lagerschale entsprechende rinnenförmige Führungsausnehmung 12 an der Außenmantelfläche eines als Schaltstange 16 ausgebildeten ersten Bauelements 2 eingebracht sind. Die Führungsausnehmungen 12 können jeweils eine Tiefe aufweisen, die ungefähr der Stärke der Innenhülse 4 entsprechend der ersten Variante entspricht. Der Signalgeber 22 ist außenseitig auf der Schaltstange 16 in einem Bereich angeordnet, der nicht von den Wälzkörpern belastet ist. Die übrigen Teile entsprechen den bereits zuvor erläuterten Bauteilen entsprechend der Figuren 1 bis 3. Fig. 5 verdeutlicht diese alternative Variante nochmals in perspektivischer Darstellung. Bezugszeichenliste
1 Walzlagerung
2 erstes Bauteil
3 zweites Bauteil
4 Innenhülse
5 Wälzkörper
6 innerer Führungsabschnitt
7 Außenhülse
8 äußerer Führungsabschnitt
9 Käfig
10 Adapterhülse
11 Hülsenaufnahme
12 Führungsausnehmung
13 erstes Sensorikelement
14 zweites Sensorikelement
15 Schaltschiene
16 Schaltstange
17 Gehäuse
18 Ausnehmung
19 Steckkontakt
20 Verbindungsabschnitt
21 Sensor
22 Signalgeber
23 Käfigtasche
24 Spalt

Claims

Patentansprüche
1. Wälzlagerung (1 ) zweier zumindest axial zueinander verschiebbarer Bauteile (2, 3), wobei die Wälzlagerung (1 ) aufweist:
- Wälzkörper (5), die wenigstens zwei, in axialer Verschieberichtung fluchtenden Reihen angeordnet sind,
- erste Laufbahnen (6) für die Wälzkörper (5), die an oder auf dem ers- ten Bauteil (2) angeordnet sind,
- zweite Laufbahnen (8) für die Wälzkörper (5), die an oder auf dem zweiten Bauteil (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Wälzlagerung (1 ) eine Sensorik mit einem Signalgeber (22) und einem Sensor (21 ) als zwei Sensorikelementen (13, 14) aufweist, - dass das erste Sensorikelement (13) bewegungsfest zum ersten
Bauteil (2) angeordnet ist,
- dass das zweite Sensorikelement (14) bewegungsfest zum zweiten Bauteil (3) angeordnet ist.
2. Wälzlagerung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (5) jeweils Kugeln sind, die jeweils in den Laufbahnen (6, 8) geführt sind, die im Querschnitt Kreisringsegmente aufweisen, die mit den Durchmessern der Wälzkörper (5) korrespondieren.
3. Wälzlagerung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (2) eine Schaltschiene (15) oder eine Schaltstange (16) eines Kraftfahrzeuggetriebes ist.
4. Wälzlagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Laufbahnen (5) durch die Außenoberfläche der Schaltschiene (2) gebildet sind.
5. Wälzlagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltschiene (15) von einer Innenhülse (4) umschlossen ist, die außenseitig die ersten Laufbahnen (6) aufweist.
6. Wälzlagerung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (5) durch einen Käfig (9), insbesondere durch einen ringförmigen Blechkäfig, gehalten und in ihrer Lage zueinander fixiert sind.
7. Wälzlagerung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (3) ein Gehäuse (17) mit einer darin angeordneten Außenhülse (7) zur äußeren Führung der Wälzkörper (5) ist.
8. Wälzlagerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (7) in einer Adapterhülse (10) mit zylindrischer Außenman- telfläche fixiert ist.
9. Wälzlagerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterhülse (10) in einer hohlzylindrischen Bohrung des Gehäuses (17) spielfrei fixiert ist.
10. Wälzlagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (11 ) an der Schaltschiene (15) bzw. an der Schaltstange (16) oder an einer dieses Bauteil (15, 16) umschließenden und außenseitig die ersten Laufbahnen (6) aufweisenden Innenhülse (4) angeord- net ist.
11. Wälzlagerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (21 ) an oder in dem Gehäuse (17) angeordnet ist und dass die Adapterhülse (10) eine Ausnehmung (18) für den Sensor (21 ) aufweist.
12. Wälzlagerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (21 ) an der Adapterhülse (10) angeordnet ist.
13. Wälzlagerung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (21 ) von den zweiten Laufbahnen (8) beabstandet angeordnet ist.
14. Wälzlagerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (17) einen mit dem Sensor (21 ) verbundenen Steckkontakt (19) zum Anschließen eines externen Steckers aufweist.
15. Wälzlagerung nach einem der Ansprüche 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterhülse (10) aus einem elastischen Werkstoff, insbesondere einem Kunststoff, gefertigt ist.
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