Bezeichnung der Erfindung
Schaltwelle mit einer offenen Hülse Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung eines Kraftfahrzeugwechselgetrie- bes mit einer Schaltstange und einer auf der Schaltstange angeordneten Hülse, wobei die Hülse eine Halbschale mit zwei Schenkeln und ein oder mehrere Verbindungsteile aufweist, welche jeweils die Schenkel miteinander verbinden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Hülse.
Hintergrund der Erfindung
Schaltstangen als Teil von Schaltvorrichtungen sind bewegbare Schaltelemente im Schaltgetriebe, die eine vom Fahrer oder einem Aktor initierte Schaltbe- wegung auf weitere nachgeordnete Schaltelemente übertragen. Häufig sitzt auf der Schaltstange eine Hülse, auf der weitere Funktionsbauteile wie beispielsweise Rastierkonturen, Schaltfinger oder Anschläge angeordnet sind. Diese weiteren Funktionsteile brauchen dann nicht unmittelbar auf der relativ kleinen Oberfläche der Schaltstange angeordnet werden, was die Anordnung erleich- tert. Ferner schwächen sie die Schaltstange nicht.
Die Hülse weist häufig mehrere Funktionsbauteile auf. Dadurch ist sie ein komplex geformtes Bauteil, das als Massenprodukt aufwendig in der Herstellung ist.
Um eine spangebende Herstellung weitestgehend zu vermeiden, schlägt DE 199 42 562 A1 vor, eine Rastierhülse einer Schaltwelle in Differentialbauweise herzustellen. Dazu weist die Rastierhülse eine Innenhülse, welche die Anbin-
dung an die Schaltwelle realisiert, ein Topfteil und eine den radialen Abstand zwischen dem Topfteil und der Innenhülse überbrückenden Scheibe auf. In einer Variante ist das Topfteil aus zwei Halbschalen gebildet, um auch komplizierte Strukturen in die Mantelfläche einformen und das Topfteil leichter her- stellen zu können. Eine ähnliche Rastierhülse zeigt DE198 32 786 A1 .
Nachteilig an diesen Rastierhülsen ist, dass die Halbschalen sehr exakt geformt werden müssen, um beispielsweise durch Laserschwei ßen entlang einer Trennebene aneinander verbunden zu werden. Die Einhaltung dieser Vorga- ben machen den Herstellungsprozess aufwendig. Die Masse der Rastierhülse und der Materialaufwand für ihre Herstellung ist vergleichsweise groß.
Aufgabe der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltvorrichtung eines Fahrzeugwechselgetriebes zu schaffen, die die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fertigungsverfahren für eine derartige Schaltvorrichtung bereitzustellen. Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 . Erfindungsgemäß sind die Verbindungsteile axial kürzer ausgebildet als die Halbschale. Die Hülse ist damit radial nicht komplett geschlossen, sondern zu ihrer Unterseite hin zumindest teilweise offen ausgebildet. Sie wird dadurch leichter und benötigt weniger Ausgangsmaterial bei nahezu gleicher Stabilität.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Hülse einer Schaltstange, bei dem zunächst ein im Ausgangszustand gestanztes oder geprägtes Blech zu einer Halbschale mit zwei Schenkeln verformt wird und die Schenkel durch zumindest ein separates Verbindungsteil aus Blech miteinander zumindest abschnittsweise verbunden werden. Das Verbindungsteil ist axial kürzer als die Halbschale ausgebildet, was Material und Gewicht spart. Die
Verformungsungenauigkeiten der noch offenen Halbschale können bei Bedarf durch Nachprägen oder Nachstanzen deutlich einfacher als bei einer vollständig geschlossen Hülse reduziert werden. Diese offene Form ermöglicht praktisch erst das Nachprägen und Nachstanzen der Halbschale im fertig geboge- nen Zustand. Damit können die in der Massenherstellung aufgrund von Fertigungstoleranzen stets auftretenden Streuungen von der gewünschten Form ausgeglichen werden. Somit wird nicht nur die Ausschussquote gesenkt, sondern auch die Einrichtung der Fertigungsstraße und ihr Betrieb vereinfacht. Der Herstellungsprozess wird dadurch flexibler.
In einer ersten Variante der Erfindung ist die Halbschale im Querschnitt U- förmig ausgebildet. Sie weist endseitig zwei zueinander parallele Schenkel auf, die endseitig mit dem Verbindungsteil verbunden sind. Alternativ dazu kann die Halbschale einen halbkreisförmigen Querschnitt oder auch andere bezüglich der Schaltstange konvexe Formen aufweisen.
Erfindungsgemäß weist die Hülse ein oder mehrere Verbindungsteile auf. Zur Versteifung können je nach Länge der Halbschale mehrere Verbindungsteile vorgesehen sein. Mehrere Verbindungsteile sind besonders vorteilhaft, wenn gleichzeitig Zusatzfunktionen in diese integriert werden können. So ist in einer Variante vorgesehen, dass ein Verbindungsteil eine Rastierkontur aufweist. Die Rastierkontur ist ein Rastgebirge, das ein gegen sie von außen vorspannbares Rastelement führt und sichert. Eine derartige Rastierkontur vermittelt einen vorbestimmten Schaltkraft- oder Wählkraftverlauf und muss daher genau posi- tioniert und gefertigt werden. Sie lässt sich besonders einfach in ein separates Blech umformtechnisch einbringen, weil auf ein Einformen in die Halbschale verzichtet werden kann.
Eine Rastierkontur kann auf der Hülse verschwei ßt und auf der Schaltstange angeordnet werden. Sie wird auch als Rastierhülse bezeichnet. Erfindungsgemäß wird auf ein geschlossen ausgebildetes Rohrteil verzichtet. Vielmehr übernimmt in einer Ausbildung der Erfindung das Blech mit der Rastierkontur die
Zusatzfunktion, die Halbschale zu stabilisieren. Durch ihre Befestigung an der Halbschale versteift sie diese somit zusätzlich.
Die Hülse weist in der Regel mehrere Funktionselemente auf. Ein Funktions- element kann beispielsweise durch die vorstehend genannte Rastierkontur gebildet sein. Weitere Funktionselemente sind beispielsweise Sperranschläge oder ein oder mehrere Schaltfinger. Weist die Hülse einen Schaltfinger als ein weiteres Funktionselement auf, ist das Verbindungsteil mit der auf einem Rastierblech angeordneten Rastierkontur vorzugsweise 180° versetzt zum Schalt- finger angeordnet. Dadurch kann die Hülse besonders hohe Kräfte aufnehmen. Trägt die Rastierhülse mehrere Rastierkonturen, sollten die einzelnen Rastierkonturen voneinander jeweils einen möglichst großen Winkelabstand aufweisen. Ein oder mehrere Verbindungsteile können die Halbschale dadurch versteifen, dass sie beide Schenkel verbinden und auf einem axialen Teilabschnitt der Halbschale die Schaltstange einschließen. Alternativ bilden sie mit der Halbschale eine rückseitig offene Hülse, indem sie stirnseitig angeordnet sind und einseitig oder beidseitig einen Deckel bilden. Dann weisen sie in der Regel Durchgangsausnehmungen für die Schaltstange oder deren Lagerung auf.
Die Verbindungsteile können aus einem anderen Material als dem der Halbschale ausgebildet sein. So kann bei der Materialwahl auf die Zusatzfunktionen der Verbindungsteile gezielt abgestellt werden. Dadurch etwaig auftretende Festigkeitsverluste können durch ein dickeres Material kompensiert werden. Es ist ebenfalls vorgesehen, die Halbschale und ihre Verbindungsteile aus unterschiedlich dicken, aber stofflich gleichen Ausgangsmaterialien herzustellen. Vorzugsweise kommen Metallbleche und Kunststoffe zum Einsatz. In Kombination mit dem Verzicht auf ein Verschweißen der einzelnen Bauteile sind nahezu beliebige Materialpaarungen möglich.
Die Verbindungsteile können an der Halbschale prinzipiell form-, kraft-, schlüssig oder durch Mischformen dieser Befestigungsarten angebracht werden. In
einer Ausbildung der Erfindung wird auf ein stoffschlüssiges Verbinden, in der Regel ein Verschweißen, verzichtet. Ist dies aufgrund der Belastung nicht gänzlich möglich, werden lediglich möglichst viele Verbindungen ohne thermische Verbindungsverfahren hergestellt. Dadurch fällt der Verzug der fertigen Hülse geringer aus. Als schwei ßloses Verbindungsverfahren ist insbesondere ein Verprägen der gefügten Bauteile vorgesehen. Ferner können die Bauteile der Hülse vor ihrer Montage gehärtet werden.
Vorzugsweise sind die Halbschale und das Verbindungsteil formschlüssig verbunden. Dazu kann das Verbindungsteil die Schaltstange radial umgreifen. In einer anderen Ausführung greifen Noppen auf einem der Bauteile in komplementäre Ausnehmungen des anderen Bauteils. Dabei kann zusätzlich ein Verc- lipsen erfolgen, das eine Verliersicherung darstellt. Nach dem Aufstecken des Verbindungsteils können alternativ die Noppen dauerhaft verformt werden.
Die aus dem Verbindungsteil bzw. den Verbindungsteilen und der Halbschale aufgebaute Hülse kann auf unterschiedliche Weisen an der Schaltstange befestigt werden. So kann die Anbindung über eine Innenhülse, die fest mit der Hülse verbunden ist, erfolgen. Zur besonders sicheren Anbindung können auch mehrere Innenhülsen vorgesehen sein. Die Innenhülse wird vorzugsweise als Weichbauteil in die zuvor komplettgehärtete Hülse gefügt. Sie kann ihrerseits mittels einer Prägeverbindung an der Schaltstange fixiert werden.
In speziellen Anwendungsfällen kann es von Vorteil sein, die Hülse nicht fest, sondern beispielsweise nur drehfest auf der Schaltstange anzuordnen. In diesem Fall ist die Anbindung der Hülse an die Schaltstange über Innenhülsen besonders vorteilhaft, da diese ein Lager aufnehmen können oder selbst einen Teil des Lagers bilden. Es sind sowohl Wälz- als auch Gleitlager vorgesehen. Alternativ wird die Anbindung der Hülse an die Schaltstange über ein als Deckel ausgebildetes, stirnseitiges Verbindungsteil hergestellt. Eine weitere Variante stellt eine auf der Schaltstange angeordnete, beispielsweise aufgeschrumpfte Ringscheibe dar, die ganz oder teilweise die Hülse berührt. An den
Berührungspunkten kann die Ringscheibe mit der Hülse verschwei ßt sein. In einer anderen Ausbildung weist die Ringscheibe Eingriffsnasen auf, die in entsprechende Eingriffsausnehmungen der Hülse eingreifen und die Hülse auf der Schaltstange führen. Zusätzlich können die Eingriffsnasen so geformt sein oder nach der Montage verformt werden, dass sie die Hülse form- oder kraftschlüssig halten.
Unter einer Schaltstange wird bei dieser Erfindung jedes längliche Schaltelement verstanden. Ihr Querschnitt ist wie bei Schaltschienen nicht notwendiger- weise kreisrund. Sie kann sowohl ausschließlich in ihre Achsrichtung verschiebbar sein als auch um ihre Hauptachse ausschließlich verdrehbar sein. Eine als Zentralschaltwelle ausgebildete Schaltstange ist sowohl verdrehbar als auch axial verschiebbar. In oder an der Hülse können ein Schaltfinger oder ein Schaltmaul befestigt sein. Beim Schalten greift der Schaltfinger in das Schaltmaul ein. Schaltmäuler sind in der allgemeinsten Form in zwei entgegengesetzte Richtungen begrenzte Eingriffskonturen, in die ein Schaltfinger eingreift. Die Schaltmäuler weisen an zwei entgegengesetzten Abschnitten zueinander beabstandete Anschläge auf, an denen der Schaltfinger abwechselnd zwecks Weitergabe einer Bewegung anliegen muss. Der Schaltfinger ist ein hervorstehendes Element, das geeignet ist, in das Schaltmaul, also in den Abstand zwischen die Anschläge, einzugreifen. Die Hülse ist einfach aus einem Flachmaterial herstellbar wie beispielsweise aus einem abgelängtem Blechstreifen. Das Flachmaterial wird zunächst vor dem Biegen mit den entsprechenden Formen und den Ausschnitten für die Sperranschläge und den Schaltfinger versehen. Dann wird der Blechstreifen zu einer Halbschale halbrund gebogen, und an seinen Enden werden die Verbin- dungsteile form-, kraft- oder stoffschlüssig stabilisierend befestigt. Die so entstandene Hülse wird an der Schaltstange befestigt. Gegebenenfalls wird schließlich ein Schaltfinger auf der Hülse angeordnet und durch Nieten und/oder Schwei ßen an dieser befestigt.
An der Hülse sind weitere Funktionselemente wie ein Profil für zur Betätigung eines Rückwärtsschalters anordbar. Die Funktionselemente können aus dem Material der Halbschale selbst ausgebildet sein. Alternativ und besonders vor- teilhaft bei einer Kombination einer Vielzahl von Funktionselementen werden diese separat hergestellt und mit der Hülse verbunden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine erste, erfindungsgemäße Schaltvorrichtung in einer perspektivischen Schrägansicht,
Figur 2 die Schaltvorrichtung nach Figur 1 in gedrehter und verschwenk- ter, rückseitiger Ansicht,
Figur 3 die Schaltvorrichtung nach Figur 1 in einer gedrehten Ansicht und
Figur 4 eine zweite erfindungsgemäße Schaltvorrichtung in einer perspektivischen Schrägansicht.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine Schaltvorrichtung 1 mit einer einen runden Querschnitt aufweisenden, massiven Schaltstange 2 und einer Hülse 3. Die Hülse 3 ist zusammengesetzt aus einer Halbschale 4 und zwei Verbindungsteilen 7, 8. Die Halbschale 4 ist aus einem vom Bandmaterial abgelängten Stück Stahlblech hergestellt. Die gewünschte Außenkontur mit gegebenenfalls erforderlichen Noppen 16 oder anderen vorspringenden Elementen kann gleich nach dem Ablängen in das Blech gestanzt werden. Alternativ wird ein entsprechendes Blechstück mit aus dem Bandmaterial gestanzt. Noch im ebenen Zu-
stand werden in das Blech Ausnehmungen wie die für eine Schaltführung 1 1 zum Eingriff für einen nicht dargestellten Stift gestanzt und Profilierungen wie Anschläge 12 eingebracht. Anschließend wird das Stück Blech zur Halbschale 4 kaltumgeformt. Die Außenkontur der Halbschale 4 ist U-förmig mit zwei Schenkeln 5 und 6, die zueinander parallel gerichtet sind. Etwa mittig zwischen den Schenkeln 5, 6 sind Schaltfinger 13 angeordnet, die nicht dargestellte Schaltmäuler betätigen.
Rückseitig sind die beiden Schenkel 5, 6 der Halbschale 4 durch ein als Ras- tierkontur 10 ausgebildetes erstes Verbindungsteil 7 miteinander verbunden. Die Rastierkontur 10 ist aus einem umgeformten Blech hergestellt, das sich in Materialbeschaffenheit und Dicke von dem Blechstreifen der Haischale 4 unterscheidet. In das Blech ist ein Rastgebirge geprägt. Lateral weist das Rastgebirge Schenkelanschlussflächen 14 auf, die zu den Schenkeln 5, 6 parallel gerichtet sind. Die Schenkelanschlussflächen 14 sind mit jeweils zwei Ausnehmungen 15 versehen, in die die als Schenkelfortsätze ausgebildeten Noppen 16 der Halbschale 4 eingreifen. Um einen dauerhaften Verbund zu gewährleisten, sind die Noppen 16 in den Ausnehmungen 15 verprägt. Die Halbschale 4 und das erste Verbindungsteil 7 umgreifen zusammen die Schaltstange 2 ring- förmig.
Das erste Verbindungsteil 7 ist axial endseitig an der Halbschale 4 angeordnet und weist eine Axiallänge von weniger als einem Viertel der Gesamtlänge der Halbschale 4 auf. Zur weiteren Stabilisierung umgreift es am stirnseitigen Ende 21 der Halbschale 4 diese mit einem Vorsprung 22.
Das zweite Verbindungsteil 8 ist stirnseitig als ein Deckel 9 mit einer Zentraldurchführung 17 für die Schaltstange 2 angeordnet. Es ist dabei auf der Stirnseite, die dem ersten axialen Ende 21 der Halbschale 4 mit dem ersten Verbin- dungsteil 7 gegenüberliegt, angeordnet, um eine gute Versteifungswirkung zu erzielen. Wie das erste Verbindungsteil 7 ist es mit Ausnehmungen 15 versehen, mit denen es auf stirnseitig auskragende Noppen 16 der Halbschale 4
aufgesteckt und verprägt ist. Diese formschlüssigen Verbindungen machen ein Verschwei ßen der Verbindungsteile 7, 8 mit der Halbschale 4 entbehrlich.
Etwa axial mittig weist die Halbschale 4 Eingriffsausnehmungen 18 für Ein- griffsnasen 19 als Fortsätze einer auf der Schaltstange 2 befestigten Ringscheibe 20 auf. Die Ringscheibe 20 ist axial und radial fest auf der Schaltstange 2 angeordnet, so dass sie die Hülse 3 axial und in Umfangsrichtung sichern kann. Die Eingriffsausnehmungen 18 sind dazu komplementär zu den Eingriffsnasen 19 ausgebildet, so dass sie die Hülse 3 formschlüssig führen.
Die Außenkontur der Halbschale 4 ist U-förmig mit zwei Schenkeln 5 und 6, die zueinander parallel gerichtet sind. Etwa mittig zwischen den Schenkeln 5, 6 sind Schaltfinger 13 angeordnet, die nicht dargestellte Schaltmäuler betätigen. Rückseitig sind die beiden Schenkel 5, 6 der Halbschale 4 durch ein als Rastierkontur 10 ausgebildetes erstes Verbindungsteil 7 miteinander verbunden. Die Rastierkontur 10 ist aus einem umgeformten Blech hergestellt, das sich in Materialbeschaffenheit und Dicke von dem Blechstreifen der Halbschale 4 unterscheidet. In das Blech ist ein Rastgebirge geprägt. Lateral weist das Rast- gebirge Schenkelanschlussflächen 14 auf, die zu den Schenkeln 5, 6 parallel gerichtet sind. Die Schenkelanschlussflächen 14 sind mit jeweils zwei Ausnehmungen 15 versehen, in die die als Schenkelfortsätze ausgebildeten Noppen 16 der Halbschale 4 eingreifen. Um einen dauerhaften Verbund zu gewährleisten, sind die Noppen 16 in den Ausnehmungen 15 verprägt. Die Halbschale 4 und das erste Verbindungsteil 7 umgreifen zusammen die Schaltstange 2 ringförmig.
Das erste Verbindungsteil 7 ist axial endseitig an der Halbschale 4 angeordnet und weist eine Axiallänge von weniger als einem Viertel der Gesamtlänge der Halbschale 4 auf. Zur weiteren Stabilisierung umgreift es am stirnseitigen Ende 21 der Halbschale 4 diese mit einem Vorsprung 22.
Das zweite Verbindungsteil 8 ist stirnseitig als ein Deckel 9 mit einer Zentraldurchführung 17 für die Schaltstange 2 angeordnet. Es ist dabei auf der Stirnseite, die dem ersten axialen Ende 21 der Halbschale 4 mit dem ersten Verbindungsteil 7 gegenüberliegt, angeordnet, um eine gute Versteifungswirkung zu erzielen. Wie das erste Verbindungsteil 7 ist es mit Ausnehmungen 15 versehen, mit denen es auf stirnseitig auskragende Noppen 16 der Halbschale 4 aufgesteckt und verprägt ist. Diese formschlüssigen Verbindungen machen ein Verschwei ßen der Verbindungsteile 7, 8 mit der Halbschale 4 entbehrlich. Etwa axial mittig weist die Halbschale 4 Eingriffsausnehmungen 18 für Eingriffsnasen 19 als Fortsätze einer auf der Schaltstange 2 befestigten Ringscheibe 20 auf. Die Ringscheibe 20 ist axial und radial fest auf der Schaltstange 2 angeordnet, so dass sie die Hülse 3 axial und in Umfangsrichtung sichern kann. Die Eingriffsausnehmungen 18 sind dazu komplementär zu den Ein- griffsnasen 19 ausgebildet, so dass sie die Hülse 3 formschlüssig führen.
Die Hülse 3 nach der Figur 4 ist ebenfalls aus einer Halbschale 4 und zwei Verbindungsteilen 7, 8 zusammengesetzt. Das erste Verbindungsteil 7 trägt eine Rastierkontur, während das zweite Verbindungsteil 8 durch einen stirnsei- tigen Flansch 23 einer von zwei Innenhülsen 24 gebildet ist, welche die nicht dargestellte Schaltwelle führen. Der Flansch 23 ist plattenartig ausgebildet und umgreift die Schenkel 5, 6 der Halbschale 4 mit Lappen 25. Zur Einsparung von Material und Raum ist die Halbschale 4 tailliert ausgebildet. Im Querschnitt gesehen sind ihre Schenkel 5, 6 als die offenen Enden nach außen gebogen. Damit ähnelt der Querschnitt der Form des griechischen Großbuchstabens Omega ohne dessen Füße. Gegenüber einem runden Querschnitt spart die Form Raum und lässt sich an ihren offenen Enden leichter verbinden.
Die Ausführungsformen beider Hülsen 3 weisen Eintauchöffnungen 26 auf, in die die durch die Schaltfinger 13 verschwenkten Schaltmäuler der Schaltgabeln eintauchen können, um einen möglichst platzsparenden Gesamtaufbau aus der Schaltvorrichtung 1 und den Schaltgabeln zu erhalten. Ferner sind in die Hülse
weitere Ausnehmungen in Form von Freistanzungen 27 eingebracht, welchee Masse der Hülse 3 reduzieren.
Liste der Bezugszahlen
1 Schaltvorrichtung
2 Schaltstange
3 Hülse
4 Halbschale
5 erster Schenkel
6 zweiter Schenkel
7 Verbindungsteil
8 Verbindungsteil
9 Deckel
10 Rasierkontur
1 1 Schaltführung
12 Anschlag
13 Schaltfinger
14 Schenkelanschlussfläche
15 Ausnehmung
16 Noppen
7 Zentraldurchführung
18 Eingriffsausnehmung
19 Eingriffsnase
20 Ringscheibe
21 erstes axiales Ende
22 Vorsprung
23 Flansch
24 Innenhülse
25 Lappen
26 Eintauchöffnung
27 Freistanzung