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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schalteinheit, die eine Schaltstange, eine Schaltgabel, eine Klemmvorrichtung und ein separat von der Schaltgabel und der Klemmvorrichtung ausgebildetes Rastkonturbauteil mit einer Rastkontur aufweist, wobei die Schaltgabel und die Klemmvorrichtung eine Durchführung für die Schaltstange bilden.
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Aus dem Stand der Technik sind Schalteinheiten seit langem bekannt. In der
DE 10 2007 050 571 A1 ist eine Schalteinheit mit einer Schaltgabel und einer Schalteinheit beschrieben. Die Schalteinheit weist eine Verbindungseinheit auf, die vorgesehen ist, die Schalteinheit positionierbar in Bezug auf die Schaltgabel zu fixieren. Zu diesem Zweck weist die Verbindungseinheit ein Klemmelement auf, das zusammen mit der Schaltgabel an einer Schaltstange verschraubt wird. Eine Rastkontur weist diese Schalteinheit nicht auf.
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In der
DE 101 24 201 A1 ist eine Schaltvorrichtung eines Schaltgetriebes mit einem beweglich gelagerten Schaltelement und mit einem Schaltmaul für den Eingriff eines das Schaltelement bewegenden Betätigungselementes sowie mit einer Rastkontur mit Rastvertiefungen für den Eingriff der Rastbolzen von Arretierelementen an dem Schaltelement beschrieben, wobei das Schaltmaul an einer Basis aus Flachmaterial gebildet ist und die Rastkontur an der Basis ausgebildet ist. Nachteilig ist, dass ein Aufbringen der Rastkontur an der Basis zeit- und kostenintensiv ist und aufgrund der Anordnung und Formbarkeit des Schaltgabelwerkstoffs an der Basis nur kleine Profilvariationen möglich sind und eine Richtungsorientierung vorgegeben ist.
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WO 2005/ 073 602 offenbart eine durch einen Aktuator betätigbare Schaltgabel. Sie weist einen Haltebügel mit einer Rastkontur auf, dessen ringförmige Bügelenden als Anschlag für eine vorgespannte Druckfeder vorgesehen sind.
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2 der
DE 10 2007 027 788 A1 zeigt eine Schalteinrichtung mit einer Schaltgabel, einem Schaltarm und einem dazwischen angeordneten Abstandsstück, das als ein Rastelement ausgebildet ist. Das Rastelement federt frei und kann daher keine größeren Kräfte aufnehmen. Weiterhin ist die Montage der Schalteinrichtung aufwändig, weil die Verbindung mit der Schaltstange über weitere Befestigungsmittel erfolgen muss.
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DE 10 2007 028 941 A1 zeigt eine drehbare Schaltschwinge mit einem Schaltmaul, bei der ein Rastiersegment mit dem Schaltmaul vernietet ist. Die Montage ist vergleichsweise aufwändig, und es ist eine vergleichsweise hohe Materialstärke erforderlich, um die Kräfte sicher abzustützen.
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Aufgabe der Erfindung
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Es besteht somit die technische Aufgabe, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden. Insbesondere soll ein Verfahren zur Herstellung einer Schalteinheit mit einer Schaltgabel, einer Schaltstange und einer Rastkontur geschaffen werden, das keine Querschnittsänderung der Schaltstange erfordert und eine einfache Montage ermöglicht.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind die Schaltgabel, die Rastvorrichtung und die Schaltstange separat voneinander als Einzelteile hergestellt. Dadurch können unterschiedliche Werkstoffe in unterschiedlichen Materialstärken gewichts- und belastungsoptimiert an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden. Dadurch dass die Rastkontur auf einem separaten Rastkonturbauteil hergestellt ist, braucht die Schaltstange in ihrem Durchmesser nicht geschwächt werden. Damit wird sowohl ein spanabhebendes Bearbeiten der Schaltstange vermieden als auch können höhere Schaltkräfte aufgenommen werden. Aus dem gleichen Grund ist die Schaltgabel ist über eine Klemmvorrichtung an die Schaltstange angebunden. Ein Wärmeeintrag beispielsweise durch Schweißen kann vermieden werden, und es werden keine Durchführungen, Formschlusselemente oder Stifte benötigt, um die Schaltgabel an der Schaltstange zu befestigen.
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Die Trennung der Rastkontur und der Schaltgabel ermöglicht insbesondere bei gewichtssparend aus Blech hergestellten Schaltgabeln eine freiere Anordnung und Ausrichtung der Rastkontur. Im Einzelfall kann die Blechstärke der Schaltgabel dünner gewählt werden, weil keine Einformungen in Richtung der Getriebeachse für die Rastkontur erforderlich sind, gegen die zudem ein Arretierelement vorgespannt ist. Der Entformbarkeit einer Schaltgabel sind zudem Grenzen gesetzt, so dass sich eine Rastkontur mit einem großen Hub oder weichen Endanschlägen nicht realisieren lässt.
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Das Rastkonturbauteil ist erfindungsgemäß axial an der Schaltgabel oder an der Klemmvorrichtung gehalten. Das ermöglicht eine Vormontage derart, dass das Rastkonturbauteil und die Schaltgabel bzw. die Klemmvorrichtung zueinander axial vorpositioniert werden, so dass anschließend eine gemeinsame Endmontage erfolgen kann. Eine Relativverschiebung während der Endmontage kann damit ausgeschlossen werden. Weiterhin ist damit eine zeitsparende Befestigung ermöglicht, wenn alle Bauteile, Schaltgabel, Rastkonturbauteil und Klemmelement, gemeinsam an die Schaltstange angebunden werden
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Um das Ziel zu erreichen, ist das Rastkonturbauteil an der Schaltstange oder dem Klemmelement axial gesichert. Die axiale Sicherung kann dadurch realisiert sein, dass das Rastkonturbauteil die Schaltgabel und/oder das Klemmelement axial umgreift und damit axial einfasst. Ein Verschieben der Schaltgabel auf der Schaltstange würde damit zu einem Mitnehmen der Rastkontur um den gleichen Verschiebeweg führen. In einer anderen Ausgestaltung ist das Rastkonturbauteil von der Schaltgabel oder von dem Klemmelement eingefasst. Dazu können diese Bauteile Radialvorsprünge aufweisen, zwischen denen die Rastkontur eingefasst ist.
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Neben der axialen Sicherung des Rastkonturbauteils an der Schaltgabel bzw. an dem Klemmelement kann auch eine Verdrehsicherung vorgesehen sein. Dazu kann sich die Rastkontur rückseitig über ihre gesamte Fläche an der Schaltgabel bzw. dem Klemmelement abstützen. Durch die flächige Abstützung kann ein Verkippen oder ein Verschieben in Umfangsrichtung der Schaltstange vermieden werden.
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Die aus der Schaltgabel, dem Klemmelement und dem an einem der Bauteile vorpositionierten Rastelement gebildete Einheit kann anschließend gemeinsam an der Schaltstange fixiert werden. Dazu werden alle Bauteile beispielsweise verschraubt, vernietet oder verstemmt.
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In einer anderen Ausführungsform wird das Rastkonturbauteil erst in der Endmontage der Schalteinheit positioniert. Dazu kann es eine Durchführung für eine Schraube aufweisen, die das Rastkonturbauteil zusammen mit dem Klemmelement und der Schaltgabel an der Schaltstange fixiert.
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Die Schalteinheit weist eine Schaltstange auf. Die Schaltstange kann lediglich axial verschiebbar sein oder als Schaltwelle ausschließlich oder zusätzlich verdrehbar um ihre Achse gelagert sein. Ihre Außenkontur ist vorzugsweise zylindrisch, alternativ ist sie als eine Schaltschiene davon abweichend beispielsweise im Querschnitt rechteckig. Besonders vorteilhaft eignet sich die Erfindung für massive Schaltstangen, deren Oberflächenkontur nicht geschädigt oder geschwächt werden soll. Beispielsweise sind Rastkonturen in Schaltwellen aus Carbon schwer einzubringen, ohne diese substanziell zu schwächen. Ferner ist eine stoffschlüssige Verbindung hier häufig problematisch oder nicht möglich.
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Die Schaltgabel ist an der Schaltstange befestigt und dient der Betätigung eines Getriebeelements wie einer Schiebemuffe. Sie weist einen gabelförmigen, in etwa halbkreisartig geformten Grundkörper auf, der zwischen seinen Gabelenden vorzugsweise mittig an die Schaltstange angebunden ist. Die Schaltgabel ist vorzugsweise als ein Blechumformteil ausgebildet, das aufgrund seiner einfachen geometrischen Form kostengünstig in Großserie herstellbar ist.
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Die Anbindung der Schaltgabel an die Schaltstange erfolgt über eine Klemmvorrichtung, wobei die Schaltgabel einteilig mit der Klemmvorrichtung ausgebildet sein kann. In diesem Fall umgreift beispielsweise die Schaltgabel mit der Klemmvorrichtung die Schaltstange. Über ein Verschrauben oder ein anderes Befestigungsverfahren kann die Klemmvorrichtung mit der Schaltgabel nach ihrer Positionierung auf der Schaltstange an ihr befestigt werden.
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In einer anderen Ausführungsform ist die Klemmvorrichtung separat von der Schaltgabel ausgebildet. Sie bildet mit der Schaltgabel eine Durchführung für die Schaltstange und kann beispielsweise als ein Deckel oder als ein Muffenteil einen Schaltstangenabschnitt umschließen. Vorzugsweise umschließt die Klemmvorrichtung die Schaltstange allein oder zusammen mit der Schaltgabel ringförmig. Das Klemmelement, die Schaltgabel und auch das Rastkonturbauteil lassen sich aus Halbzeugen herstellen, die einen voneinander abweichenden Durchmesser aufweisen.
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Das Rastkonturbauteil weist eine Rastkontur für eine Schaltarretierung auf. Die Rastkontur ist als Rastgebirge vorzugsweise mit drei Vertiefungen versehen, von denen die mittlere die Neutralstellung und die beiden äußeren die Schaltstellungen für zwei Gänge einer Schaltgasse bilden. Lediglich eine Mittenvertiefung für die Neutralstellung oder zwei Vertiefungen stellen weitere Varianten dar. Endseitig an der Rastkontur kann diese einen ansteigenden Verlauf aufweisen, der einen weichen Endanschlag bildet. Alternativ oder zusätzlich sind Endanschläge für das Gehäuse einer Schaltarretierung vorgesehen. Das Rastkonturbauteil kann vollständig durch die Rastkontur selbst gebildet sein. In der Regel weist das Rastkonturbauteil zumindest einen weiteren Abschnitt auf, über den die Anbindung der Rastkontur an die Schaltgabel bzw. das Klemmelement sichergestellt ist. Der weitere Abschnitt ist in einer weiteren Ausführungsform gewinkelt, bevorzugt um ca. 90° abgewinkelt. Er kann eine Durchgangsausnehmung beispielsweise für eine Schraube aufweisen.
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Das Rastkonturbauteil ist vorzugsweise ein umformtechnisch hergestelltes Blechbauteil. Das gewünschte Höhenprofil lässt sich in Blech auf unaufwändige Weise einbringen.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Klemmvorrichtung mit der Schaltgabel verschraubt. Dabei bilden die Klemmvorrichtung und die Schaltgabel eine Durchführung für die Schaltstange, wobei durch das Verschrauben die Durchführung verengt wird. Dazu ist es in der Regel ausreichend, die Befestigung über eine einzige Schraube vorzunehmen. Die Schaltgabel weist dazu ein Gewinde vorzugsweise in einem Sackloch auf, das die Schraube aufnimmt.
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Besonders gleichmäßig wird der Kraftschluss, wenn die Anbindung über zwei oder mehrere Schrauben erfolgt.
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Auf besonders einfache Weise lassen sich das Rastkonturbauteil, die Schaltgabel und die Klemmvorrichtung mit einem einzigen Befestigungsmittel verbinden, wenn die drei Bauteile achsparallele Ausnehmungen für dieses aufweisen. Dadurch ist ein gleichzeitiges Verbinden der drei Bauteile möglich.
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Ein Fehlpositionieren der Bauteile beim Verbinden kann ausgeschlossen werden, wenn die Bauteile aneinander formschlüssig oder kraftschlüssig gesichert sind und das Befestigungsmittel lediglich eine zusätzliche Sicherung vornimmt. Damit sind die Bauteile bereits vor der Endmontage zueinander positioniert und können nicht unabsichtlich zueinander verschoben werden. Das zusätzliche Fixieren dient dann dazu, die Kräfte im Betrieb sicher abzustützen oder die axiale Sicherung an der Schaltstange vorzunehmen.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung stützt sich die Rastkontur in einer Gegenkontur formschlüssig ab. Dabei ist es nicht erforderlich, dass die Gegenkontur vollständig komplementär zu Rastkontur ausgebildet ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass nur der Rastabschnitt der Neutralstellung sich in einer Nut abstützt. Die Nut kann in der Schaltgabel eingebracht sein, so dass eine genaue Positionierung der Rastkontur zur Schaltgabel sichergestellt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer ersten erfindungsgemäßen Schalteinheit,
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2 die Einzelteile der Schalteinheit nach 1 in vergrößerter Darstellung,
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3 eine schematische Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Schalteinheit und
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4 die Einzelteile der Schalteinheit nach 1 in vergrößerter Darstellung.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine Schalteinheit 1 mit einer Schaltstange 2, einer Schaltgabel 3 und einer Klemmvorrichtung 4 zur Fixierung der Schaltgabel 3 an der Schaltstange 2 auf. Die Schalteinheit 1 weist weiterhin ein Rastkonturbauteil 5 mit einer Rastkontur 9 auf. Die Rastkontur 9 weist eine zentrale Rastvertiefung auf. Die Rastvertiefung dient dem Eingriff eines Rastelements einer nicht dargestellten Schaltarretierung.
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Die Klemmvorrichtung 4 weist eine Klemmvorrichtungskontur 14 zur Aufnahme der Rastkontur 9 auf. Im Rastkonturbauteil 5 sind zwei Öffnungen 10, 11 vorgesehen, um ein Anbringen des Rastkonturbauteils 5 an die Klemmvorrichtung 4 zu ermöglichen. Dabei weist die Klemmvorrichtung 4 eine Nut 14 auf, um die Rastkontur 9 an ihr formschlüssig zu sichern. Die Rastkontur 9 greift mit ihrer Ausnehmung für die Neutralstellung rückseitig in die Nut 14 der Klemmvorrichtung 4 ein. Alternativ zu einer Nut 14 könnte auch allein oder zusätzlich an der Schaltgabel 3 eine Gegenkontur zur Abstützung angeordnet sein. Die Nut 14 und die Rastkontur 9 weisen eine Breite auf, die ein Verdrehen der beiden Bauteile zueinander verhindert. Sie sind formschlüssig aneinander gesichert.
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Das Rastkonturbauteil 5 ist als ein dünnwandiges Blech ausgebildet. Es weist ein Mittelstück 6 mit der Rastkontur 9 und zwei am Mittelstück 6 anschließende Teilstücke 7, 8 auf. In den Teilstücken 7 und 8 sind jeweils eine kreisrunde Ringöffnung als Schaltstangendurchführungen 10, 11 vorgesehen. Die Teilstücke 7, 8 sind parallel zueinander und senkrecht zur Schaltstangenachse gerichtet. Sie sind durch das Mittelstück 6 miteinander verbunden, das parallel zur Schaltstange 3 orientiert ist. Das Rastkonturbauteil 5 umgreift die Klemmvorrichtung 4 brillenartig axial, so dass ein Verschieben der Klemmvorrichtung 4 auf der Schaltstange 2 eine das Rastkonturbauteil 5 mit verschiebt. Es ist damit axial an der Klemmvorrichtung 4 gesichert, wobei es selbst nicht geklemmt ist. Ein Abstützen an der Klemmvorrichtung ist möglich. Zwei Schrauben 15, 16 fixieren das Rastkonturbauteil 5 zusammen mit der Klemmvorrichtung 4 und der Schaltgabel 3 an der Schaltstange 2.
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Die Schalteinheit 1 nach den 3 und 4 weist eine Schaltstange 2, eine Schaltgabel 3 und eine Klemmvorrichtung 4 zur Fixierung der Schaltgabel 3 an der Schaltstange 2 auf. Die Schalteinheit 1 weist weiterhin ein Rastkonturbauteil 5‘ mit einer Rastkontur 9 auf. Die Rastkontur 9 weist eine zentrale Rastvertiefung auf. Die Rastvertiefung dient dem Eingriff eines Rastelements einer nicht dargestellten Schaltarretierung. Die Schalteinheit 1 weist ein Rastkonturbauteil 5’ mit einer Rastkontur 9 auf. Die Rastkontur 9 weist drei Rastvertiefungen auf. Die Rastvertiefungen dienen dem Eingriff eines Rastelements einer nicht dargestellten Schaltarretierung.
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Im Rastkonturbauteil 5’ ist eine Durchgangsausnehmung 20 vorgesehen, um ein Anbringen des Rastkonturbauteils 5’ an die Klemmvorrichtung 4 zu ermöglichen. Das Rastkonturbauteil 5’ ist als ein dünnwandiges Blech ausgebildet. Es weist ein erstes Teilstück 7 mit der Rastkontur 9 und ein zweites Teilstück 8 mit der Durchgangsausnehmung 20 auf. Das zweite Teilstück 8 ist um 90° gewinkelt zum ersten Teilstück 7 ausgebildet und mittels einer Schraube 15 an der Klemmvorrichtung 4 fixiert. Das zweite Teilstück 8 des Rastkonturbauteils 5’ ist zwischen dem Schraubkopf der Schraube 15 und der Klemmvorrichtung 4 befestigt. Dabei weist die Klemmvorrichtung 4 eine Bohrung 18 auf, um das Schraubelement 15 aufzunehmen.
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Die Klemmvorrichtung 4 weist eine Nut 14 zur Aufnahme der Zentralausnehmung der Rastkontur 9 auf. Ferner weist die Klemmvorrichtung 4 Seitenwangen 17 auf, an denen sich das Rastkonturbauteils 5’ abstützen kann. Damit können auch Missbrauchskräfte, die auf die Endanschläge der Rastkontur 9 einwirken, zuverlässig abgefangen werden. Für ein Rastkonturbauteil 5‘ aus dünnem Blech können die Seitenwangen 17 auch eine Montagehilfe darstellen, um das Rastkonturbauteil 5’ zu positionieren und vor der Endmontage, dem Verschrauben, zuverlässig verschnappt zu halten.
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Die Positionierung des Rastkonturbauteils 5‘ wird dadurch unterstützt, dass der die Bohrung 18 umgebende Ringbereich flach ausgebildet ist. Er bildet dabei eine Auflagefläche für das zweite Teilstück 8 des Rastkonturbauteils 5‘.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schalteinheit
- 2
- Schaltstange
- 3
- Schaltgabel
- 4
- Klemmvorrichtung
- 5
- Rastkonturbauteil
- 5’
- Rastkonturbauteil
- 6
- Mittelstück
- 7
- Teilstück
- 8
- Teilstück
- 9
- Rastkontur
- 10
- Schaltstangendurchführung
- 11
- Schaltstangendurchführung
- 12
-
- 13
-
- 14
- Nut
- 15
- Schraube
- 16
- Schraube
- 17
- Seitenwangen
- 18
- Bohrung
- 19
-
- 20
- Durchgangsausnehmung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007050571 A1 [0002]
- DE 10124201 A1 [0003]
- WO 2005/073602 [0004]
- DE 102007027788 A1 [0005]
- DE 102007028941 A1 [0006]
