DE10032163A1

DE10032163A1 - Betätigungsvorrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe

Info

Publication number: DE10032163A1
Application number: DE2000132163
Authority: DE
Inventors: Raphael Wittmann; Daniel Hell
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2000-07-01
Filing date: 2000-07-01
Publication date: 2002-01-10
Also published as: FR2811050A1; ITMI20011383A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung (1) für eine Schaltmuffe in einem Zahnräderwechselgetriebe. Dabei umfasst die Betätigungsvorrichtung ein aus Kunststoff hergestelltes Führungsrohr (2), an dem eine Schaltgabel (3) aus Metall sowie ein Mitnehmer (4) befestigt sind.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungsvorrichtung, die auch als Schaltvorrichtung zu bezeichnen ist, für eine Schaltmuffe in einem Zahnräderwechselgetriebe. Die Vorrichtung umfasst ein mit einer Schaltwelle verbundenes Führungsrohr, an dem eine Schaltgabel befestigt ist sowie ein Mitnehmer, der mit einem der Betätigungsvorrichtung nebengeordneten Bau teil, vorzugsweise einem Schaltfinger, zusammenwirkt. Mittels der Betätigungs vorrichtung ist eine Schaltmuffe verschiebbar, die auf einer der Schaltwelle nebengeordneten weiteren Welle angeordnet ist. Dazu greift die Schaltgabel formschlüssig in eine Ringnut der Schaltmuffe ein. Eine als Schaltschwinge gestaltete Betätigungsvorrichtung kann axial verschiebbar und/oder verdrehbar auf der Schaltwelle angeordnet sein. Alternativ dazu sind Betätigungsvorrich tungen bekannt, die drehstarr, lagepositioniert mit der Schaltwelle verbunden sind.

Hintergrund der Erfindung

Aus der DE 43 22 586 A1 ist eine Betätigungsvorrichtung bekannt mit einer entlang ihrer Achse verschiebbaren Schaltstange, an der eine Schaltgabel so wie ein Mitnehmer starr angeordnet sind. Die als Metallteil gestaltete Schalt stange ist dabei als ein Einlegeteil mit einem aus Kunststoff gestalteten Bauteil verbunden, das die Schaltgabel sowie den Mitnehmer bildet. Derartige Betäti gungsvorrichtungen mit Schaltgabeln aus Kunststoff zeichnen sich einerseits aus durch einen Gewichtsvorteil, besitzen dagegen andererseits für viele Ein satzfälle eine nicht ausreichende Verwindungssteifigkeit. Eine Schaltgabel aus Kunststoff mit einer verbesserten Festigkeit erfordert umfangreiche Verstei fungsrippen, die nachteilig den Bauraum vergrößern, der in heutigen bauteil optimierten Schaltgetrieben nicht vorhanden ist.

Der DE 41 31 162 A1 ist eine Betätigungsvorrichtung zu entnehmen, deren Schaltgabel verschiebbar zur Schaltstange angeordnet ist und eine Schalt schwinge darstellt. Dieses bekannte, als Gußteil gestaltete Bauteil besitzt eine relativ große Wandstärke, verbunden mit einem Gewichtsnachteil und relativ hohen Herstellkosten.

Zusammenfassung der Erfindung

Von den zuvor genannten Nachteilen der bekannten Betätigungsvorrichtung ausgehend, ist es Aufgabe der Erfindung, eine sowohl kostengünstig herstell bare als auch bauraumoptimierte Betätigungsvorrichtung zu schaffen.

Eine weitere Forderung besteht darin, das Gewicht zu optimieren, ohne dabei Forderungen hinsichtlich der Festigkeit zu vernachlässigen und den Bautei leumfang zu reduzieren zur Vereinfachung der Montage. Diese Problemstel lung wird erfindungsgemäß durch eine Betätigungsvorrichtung gelöst, deren einzelne Bauteile entsprechend den Beanspruchungen konzipiert sind. Dabei berücksichtigt die Gestaltung wie auch die Werkstoffwahl die unterschiedlichen Beanspruchungen der einzelnen Bauteile der Betätigungsvorrichtung. Erfin dungsgemäß ist die Betätigungsvorrichtung als ein Verbundteil gestaltet und umfasst ein aus einem spritzfähigen Werkstoff hergestelltes Führungsrohr, welches alternativ ebenfalls aus einem gießfähigen Werkstoff erfindungsge mäß herstellbar ist. Das mit der Schaltwelle verbundene Führungsrohr umfasst eine vorzugsweise rechtwinkelig zur Längsachse des Führungsrohrs ausge richtete Schaltgabel aus Metall, deren Gabelenden formschlüssig in die Schaltmuffe eingreift. Außerdem ist das Führungsrohr mit einem Mitnehmer versehen, der vorzugsweise als Schaltmaul gestaltet und in den ein Schaltfin ger eingreift, welcher der Betätigungsvorrichtung nebengeordnet ist. Die Kon zeption ermöglicht eine kostengünstige Großserienfertigung, die keinerlei Nacharbeit erfordert. Im Vergleich zu bisherigen Lösungen zeichnet sich die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung außerdem aus durch eine ausrei chende Festigkeit bei geringem Gewicht und durch eine einfache Montage.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 15.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Führungsrohr als ein Kunst stoff-Spritzgußteil gestaltet. Dabei bietet es sich an, zur Erzielung einer siche ren, dauerhaften Befestigung, die Schaltgabel als ein Einlegeteil auszubilden wodurch die Schaltgabel teilweise von Kunststoff umspritzt ist. In gleicher Wei se schließt die Erfindung einen aus Metall hergestellten Mitnehmer ein, der ebenfalls als Einlegeteil gestaltet, zur Befestigung an der Führungshülse an einem Ende mit Kunststoff umspritzt ist.

Die erfindungsgemäße Gestaltung des Führungsrohrs schließt weiterhin ein Aluminium-Gußteil ein, an dem die Schaltgabel und der Mitnehmer stoffschlüs sig, beispielsweise durch eine Klebung oder Schweißung, befestigt sind. Zur Befestigung kann weiterhin eine formschlüssige Verbindung, beispielsweise Verzahnungsprofile zwischen der Schaltgabel und der Führungshülse vorge sehen werden oder ein Preßsitz.

Eine weitere, die Aufgabe der vorliegenden Erfindung unterstützende Maß nahme zur Bauteiloptimierung sieht vor, den Mitnehmer, ausgebildet als ein Schaltmaul, unmittelbar in das Führungsrohr einzuformen. Dazu eignet sich beispielsweise eine radial aus der Mantelfläche des Führungsrohres austre tende, als Mitnehmer gestaltete Rippe. Diese Rippe kann in einem Herstel lungsprozeß gemeinsam mit dem Führungsrohr realisiert werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das erfindungsgemäße Führungsrohr mit einem inneren Mehrkantprofil versehen, mit dem dieses formschlüssig in eine entsprechende Außenprofilierung der Schaltwelle eingreift. Ein derartig auf der Schaltwelle verdrehgesichertes Führungsrohr kann beispielsweise durch eine Verstiftung gegenüber der Schaltwelle lagepositioniert werden.

Alternativ zu einer starren Anordnung der Betätigungsvorrichtung an der Schaltwelle schließt die Erfindung eine Schaltschwinge ein, die gegenüber der Schaltwelle sowohl verschiebbar als auch verdrehbar ist. Zur Erzielung einer verringerten Reibung ist das Führungsrohr der Schaltschwinge auf der Schalt welle wälzgelagert.

Als Maßnahme, mit der die Festigkeit des Führungsrohres verbessert werden kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Mantelfläche des Führungsrohres mit Versteifungsrippen zu versehen, die vorzugsweise übereinstimmend mit der Längsachse des Führungsrohres ausgerichtet sind. Die Versteifungsrippen können gleichzeitig dazu dienen, die Befestigung der zugehörigen Bauteile der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung, die Schaltgabel sowie den Mit nehmer zu vereinfachen. Alternativ zu Versteifungsrippen, die aus einem mit dem Grundwerkstoff übereinstimmenden Werkstoff hergestellt sind, schließt die Erfindung weiterhin Armierungselemente ein. Beispielsweise können dazu stark beanspruchte Zonen des Führungsrohres mit Armierungselementen ver sehen werden, die bevorzugt aus Stahl hergestellt, als Einlegeteil in ein Kunst stoff-Führungsrohr integriert sind. Die Armierungselemente können dabei um fangsverteilt oder ausschließlich in den Zonen des Führungsrohres angeordnet werden, die der größten Beanspruchung unterliegen.

Die Erfindung schließt weiterhin ein zweischalig aufgebautes Führungsrohr ein, bestehend aus einem aus Stahl hergestellten Innenrohr, welches außenseitig mit Kunststoff gespritzt ist. Ein derartiger, die Festigkeit verbessernder Aufbau, eignet sich insbesondere für eine als Schaltschwinge gestaltete Betätigungs vorrichtung, die schwenkbar und/oder verschiebbar zur Schaltwelle angeordnet ist. Führungsrohre für derartige Betätigungsvorrichtungen sind vorzugsweise wälzgelagert auf der Schaltwelle angeordnet. Ein solches mit einem Stahlrohr armiertes Führungsrohr gewährleistet eine verbesserte dauerhafte Einbaulage für das Wälzlager.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, den aus Kunststoff geformten Mitnehmer, welcher unmittelbar mit dem Führungsrohr verbunden ist, mit einer armierten Ausnehmung zu versehen. Diese Maßnahme ermöglicht einerseits eine kostengünstige Darstellung des Mitnehmers und andererseits eine ausrei chende Festigkeit im Bereich der Ausnehmung, in die formschlüssig beispiels weise ein der Betätigungsvorrichtung nebengeordneter Schaltfinger eingreift.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrich tung sieht weiterhin vor, das Führungsrohr mit einem endseitigen Flansch zu versehen, an dem die Schaltgabel großflächig befestigt werden kann. Vor zugsweise ist dieser Flansch mit axial vorstehenden Nocken oder Zapfen ver sehen, die in entsprechende Ausnehmungen oder Öffnungen der Schaltgabel formschlüssig eingreifen, um so beispielsweise eine stoffschlüssige, wirksame, dauerhafte Befestigung bzw. Verbindung zwischen dem Führungsrohr und der Schaltgabel zu erzielen.

Das erfindungsgemäße Führungsrohr kann weiterhin mit einem parallel zur Mantelfläche des Führungsrohres ausgerichteten Aufnahmegehäuse versehen werden, in das ein Endabschnitt des Mitnehmers eingepaßt ist. Dieser Aufbau eignet sich vorzugsweise für eine Betätigungsvorrichtung, bei der das aus Kunststoff hergestellte Führungsrohr mit einem Schalthebel und einem Mit nehmer aus Metall kombiniert ist. Das Führungsrohr kann außerdem mit einem weiteren Aufnahmegehäuse versehen werden, in das ein Endabschnitt der Schaltgabel eingepaßt ist.

Eine weitere Befestigung der einzelnen Bauteile der erfindungsgemäßen Betä tigungsvorrichtung sieht vor, die Schaltgabel mit einer Öffnung zu versehen, in die ein Endabschnitt des Führungsrohres eingepaßt ist. Vorzugsweise bildet dazu das Führungsrohr einen vorstehenden Ansatz mit einer von einem Rund profil abweichenden Querschnittsform sowie eine als Flansch gebildete An schlagfläche. Der Ansatz, dessen Querschnittsform korrespondiert mit der Öff nung in der Schaltgabel, bewirkt eine dauerhafte Verdrehsicherung. Die wei terhin über eine relativ große axiale Anschlagfläche am Führungsrohr abge stützte Schaltgabel ermöglicht eine wirksame, stoffschlüssige oder lösbare Befestigung dieser Bauteile.

Die Gestaltung der Schaltgabel sieht außerdem vor, deren Gabelenden mit Gleitschuhen zu versehen. Im Einbauzustand der Betätigungsvorrichtung greift die Schaltgabel über die Gleitschuhe in die Ringnut der Schaltmuffe ein. Erfin dungsgemäß kann die Schaltgabel mit separaten Gleitschuhen versehen wer den. Alternativ dazu schließt die Erfindung ebenfalls einstückig an den Gabe lenden angeformte Gleitschuhe ein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele, die nachfolgend näher beschrieben sind, verdeutlichen die Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 in einer Perspektive die erfindungsgemäße Betätigungs vorrichtung;

Fig. 2 die Betätigungsvorrichtung gemäß Fig. 1 in einer Vorder ansicht;

Fig. 3 in einem Längsschnitt die Betätigungsvorrichtung.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Die nachfolgend beschriebene Betätigungsvorrichtung ist grundsätzlich von bekannter Bauart, weshalb sich die Beschreibung auf die für die Erfindung we sentlichen Bauteile beschränkt. In Fig. 1 ist eine Betätigungsvorrichtung 1 in einer Perspektive abgebildet, bestehend aus drei Bauteilen. Ein Führungsrohr 2 umschließt eine in Fig. 1 nicht abgebildete Schaftwelle. Endseitig ist an dem Führungsrohr 2 eine Schaltgabel 3 rechtwinkelig zu einer Längsachse des Führungsrohres 2 befestigt. Außerdem ist ein Mitnehmer 4 an dem Führungs rohr 2 befestigt, das axial versetzt und weitestgehend parallel zu einer Mantel fläche 5 des Führungsrohres 2 verlaufend angeordnet ist. Das vorzugsweise aus einem spritzgußfähigen Werkstoff bzw. einem gießfähigen Werkstoff her gestellte Führungsrohr 2 besitzt innenseitig ein Mehrkantprofil 6, welches form schlüssig mit einem entsprechenden Außenprofil der Schaltwelle korrespon diert und damit axial verschiebbar, aber drehstarr auf der Schaltwelle, befestigt ist.

Zur weiteren Lagefixierung des Führungsrohres 2 auf der Schaltwelle bietet es sich an, das Führungsrohr 2 beispielsweise durch einen Stift 7 zu sichern. Die Mantelfläche 5 des Führungsrohres 2 ist versehen mit umfangsverteilt ange ordneten Versteifungsrippen 8, die sich über die gesamte Länge des Führungs rohres 2 erstrecken, wobei diese sich zu einem endseitigen Flansch 9 radial aufweiten. Als weitere bzw. alternative Möglichkeit, das Führungsrohr 2 zu ver steifen, kann dieses mit Armierungselementen versehen werden, beispielswei se in Form eines inneren Stahlrohres, über das die Betätigungsvorrichtung 1 auf der Schaltwelle 2 geführt ist. Insbesondere für eine als Schaltschwinge gestaltete Betätigungsvorrichtung, die sowohl axial bzw. linear zur Schaltwelle verschiebbar und verdrehbar angeordnet ist, bietet ein im Führungsrohr inte griertes Stahlrohr einen verbesserten Schutz hinsichtlich Verschleiß, was sich vorteilhaft auf die Schaltgenauigkeit auswirkt. Das als Armierung dienende Stahlrohr vereinfacht außerdem den Einbau eines Wälzlagers, mit dem eine reibungsoptimierte, d. h. leichtgängige Verschiebung der Betätigungsvorrich tung 1 auf der Schaltwelle erreichbar ist.

Die aus Metall gestaltete Schaltgabel 3 stützt sich am Flansch 9 des Führungs rohres 2 ab. Die Schaltgabel 3 bildet eine halbkreisförmige Ausnehmung 10, wobei an deren Gabelenden jeweils Gleitschuhe 11a, 11b angeordnet sind, die im eingebauten Zustand der Betätigungsvorrichtung 1 formschlüssig in eine Ringnut der Schaltmuffe eingreifen.

Das Führungsrohr 2 ist weiterhin mit einem Aufnahmegehäuse 12 versehen, in dem der Mitnehmer 4 lagepositioniert ist. Das einstückig mit dem Führungsrohr 2 verbundene Aufnahmegehäuse 12 besitzt eine rechteckförmig gestaltete Öff nung, in die der Mitnehmer 4 mit einem korrespondierenden Querschnittsprofil eingesetzt ist und dauerhaft, beispielsweise durch eine Verklebung oder Schweißung befestigt ist. Endseitig, d. h. an dem vom Aufnahmegehäuse 12 abgewandten Ende ist der Mitnehmer 4 mit einer Ausnehmung bzw. einem Schaltmaul 13 versehen, in das im eingebauten Zustand der Betätigungsvor richtung 1 ein Schaltfinger formschlüssig eingreift. Der Mitnehmer 4 gemäß Fig. 1 ist vorzugsweise aus Metall hergestellt. Alternativ dazu bietet es sich an, das Aufnahmegehäuse 12 unmittelbar als Mitnehmer zu gestalten, wodurch der erforderliche Bauteileumfang reduziert werden kann. Ein derartiger aus Kunststoff gestalteter Mitnehmer kann zur Verbesserung der Festigkeit gezielt mit Armierungselementen versehen werden, beispielsweise im Bereich des Schaltmauls, zur Erzielung einer verbesserten Verschleißfestigkeit.

Die Betätigungsvorrichtung 1 in einer Vorderansicht zeigt die Fig. 2. Diese Ansicht verdeutlicht u. a. den Aufbau des Führungsrohres 2 mit dem inneren Mehrkantprofil 6 sowie den symmetrisch angeordneten Versteifungsrippen 8 auf der Mantelfläche 5 des Führungsrohres 2. Fig. 2 zeigt außerdem die symmetrische Anordnung des Führungsrohres 2 zu der Schaltgabel 3. Außer dem ist der Fig. 2 der versetzt zu einer Symmetrieachse 14 angeordnete Mit nehmer 4 zu entnehmen, welcher in dem Aufnahmegehäuse 12 eingesetzt ist.

Die Schnittansicht der Betätigungsvorrichtung 1 gemäß einer Schnittlinie 3-3 in Fig. 2 zeigt die Fig. 3. Danach ist die Schaltgabel 3 im Bereich einer Öffnung 15 vom Kunststoff des Führungsrohres 2 umspritzt. Damit ist eine hochfeste, dauerhafte Befestigung der Schaltgabel 3 am Führungsrohr 2 sichergestellt. Wie die Fig. 3 verdeutlicht, bildet das Führungsrohr 2 im Bereich der Öffnung 15 der Schaltgabel 3 einen radial aufgeweiteten Bereich, der als Flansch 9 bzw. Ansatz 16 gestaltet ist. Die Schaltgabel 3 ist von der Öffnung 15 ausge hend in Richtung der Gleitschuhe 11a, 11b zeigend, mit einer weiteren durch gehenden Ausnehmung 17 versehen, die ebenfalls vom Kunststoff des Füh rungsrohres 2 ausgefüllt ist und damit eine wirksame Verdrehsicherung zwi schen der Schaltgabel 3 und dem Führungsrohr 2 sicherstellt.

Bezugszahlen

1

Betätigungsvorrichtung

2

Führungsrohr

3

Schaltgabel

4

Mitnehmer

5

Mantelfläche

6

Mehrkantprofil

7

Stift

8

Versteifungsrippe

9

Flansch

10

Ausnehmung

11

a Gleitschuh

11

b Gleitschuh

12

Aufnahmegehäuse

13

Schaltmaul

14

Symmetrieachse

15

Öffnung

16

Ansatz

17

Ausnehmung

Claims

1. Betätigungsvorrichtung für eine Schaltmuffe in einem Zahnräderwech selgetriebe, umfassend eine formschlüssig in eine Ringnut der Schalt muffe eingreifende Schaltgabel (3), ein mit einer Schaltwelle verbunde nes Führungsrohr (2) sowie einen Mitnehmer (4), wobei der Mitnehmer (4) mit einem der Betätigungsvorrichtung (1) nebengeordneten Bauteil, vorzugsweise einem Schaltfinger, zusammenwirkt, dadurch gekenn zeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (1) als ein Verbundteil ge staltet ist und ein aus einem spritzfähigen oder gießfähigen Werkstoff hergestelltes Führungsrohr (2) umfasst, an dem die Schaltgabel (3) aus Metall und der Mitnehmer (4) befestigt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem als Kunststoff-Spritzgußteil ge stalteten Führungsrohr (2), welches mit einer teilweise umspritzten Schaltgabel (3) und einem teilweise umspritzten Mitnehmer (4) verbun den ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Führungsrohr (2) als Aluminium- Gußteil ausgebildet ist, an dem die Schaltgabel (3) und der Mitnehmer (4) stoffschlüssig oder lösbar befestigt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Mitnehmer (4) in eine Mantelfläche (5) des Führungsrohres (2) zur Bildung eines einstückigen Bauteils ein gebracht ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Führungsrohr (2) über ein Mehr kantprofil (6) formschlüssig mit der Schaltwelle verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei in die Führungshülse (2) eine Wälzlagerung eingesetzt ist, die eine Linearbewegung und/oder eine Drehbewegung der Betätigungsvorrichtung (1) auf der Schaltwelle er möglicht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Führungsrohr (2) mit radial auf der Mantelfläche (5) angeordneten, übereinstimmend mit einer Längsachse des Führungsrohres (2) verlaufenden Versteifungsrippen (8) versehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Führungsrohr (2) zur Erzielung ei ner verbesserten Festigkeit Armierungselemente umfasst, die aus einem vom Grundwerkstoff der Führungshülse (2) abweichenden Werkstoff hergestellt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Führungsrohr (2) mit symme trisch angeordneten Armierungselementen versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem zweischalig gestalteten Füh rungsrohr (2), wobei ein inneres, zur Aufnahme und Führung des Wälz lagers vorgesehenes Stahlrohr außenseitig von Kunststoff umspritzt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 4, deren Mitnehmer (4) mit einer Armierung im Bereich des Schaltmauls (13) versehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Schaltgabel (3) an einem endseiti gen Flansch (9) des Führungsrohres (2) befestigt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Führungsrohr (2) einstückig mit einem parallel zu der Mantelfläche (5) des Führungsrohres (2) ausge richteten Aufnahmegehäuse (12) versehen ist, in das ein Endabschnitt des Mitnehmers (4) formschlüssig eingepaßt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Schaltgabel (3) eine Öffnung (15) aufweist, in die ein Abschnitt des Führungsrohres (2) eingesetzt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Schaltgabel (3) an beiden Gabelenden Gleitschuhe (11a, 11b) aufweist, die einstückig mit der Schaltgabel verbunden sind oder separate Bauteile darstellen.