DE19528460A1 - Kunststoffelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltwalze insbesondere für Getriebe, eine Schaltgabel sowie ein Getriebe.

Derartige Schaltwalzen bzw. Gabeln sind bekannt, zum Beispiel in Kfz-Getrieben. Üblicherweise bestehen derartige Elemente aus Stahl oder Aluminium. Will man an diesen Elementen zum Beispiel die Herstellungskosten reduzieren, so fällt daran nachteilig auf, daß ein Großteil der Kosten durch das Fräsen der Nuten oder andere nachträgliche Bearbeitungen entstehen. Man könnte nun ein hochpräzises Gießverfahren anwenden, dies ist aber einmal kostenaufwendig, zum anderen würde es die Elemente im Gewicht nicht reduzieren.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, Elemente der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß leichte, einfach und billig herzustellende Elemente entstehen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Schaltwalzenhauptkörper sowie die Schaltgabel aus Kunststoff bestehen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß ein erstes Einzelelement 3, eine erste Seitenfläche 4 und ein zweites Einzelelement 3, eine zweite Seitenfläche einer Schaltnut 6 des Schaltwalzenhauptkörpers 2 aufweist. Der Vorteil hierbei liegt in der z. B. topfförmigen Ausgestaltung der Einzelelemente, die z. B. in Spritzgießtechnik kostengünstig hergestellt werden können, da keine aufwendigen radialen Entformungsanstrengungen vorgenommen werden müssen. Der Stoß der Einzelelemente liegt in der Mitte der durch das Zusammenstecken zweier Elemente entstehenden Nut. Die Einzelelemente werden dann über Schnappverbindungen axial fixiert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.

Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Einzelelements,

Fig. 2 eine Detailzeichnung der Schnappverbindung,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Einzelelements,

Fig. 4 Längsschnitt durch Schaltwalzenhauptkörper,

Fig. 5 Längsschnitt durch Schaltwalzenhauptkörper,

Fig. 6 Detailzeichnung der Schaltwalzen bzw. -gabellagerung,

Fig. 7 Detailzeichnung der Schaltwalzenlagerung,

Fig. 8 Abwicklung der Schaltwalzennuten,

Fig. 9 Schematische Darstellung der Topfbewegung in der abgewickelten Schaltwalzennut,

Fig. 10 Darstellung des Blechteils der Schaltgabel,

Fig. 11 Draufsicht der Schaltgabel,

Fig. 12 Seitenansicht der Schaltgabel,

Fig. 13 Darstellung des Getriebes,

Fig. 14 Schaltgabeldarstellungen,

Fig. 15 Schaltgabeldarstellungen,

Fig. 16 Schaltgabel- und Walzenkombination aus Blech bzw. Kunststoff,

Fig. 17 Schaltgabeldarstellungen,

Fig. 18 Schaltgabeldarstellungen,

Fig. 19 Schaltgabel- und Walzenkombination aus Blech bzw. Kunststoff,

Fig. 20 Schaltgabeldarstellungen,

Fig. 21a Darstellung einer einstückig in Kunststoff ausgeführten Schaltwalze,

Fig. 21b Darstellung der Schaltgabelgeometrie aus Fig. 21a,

Fig. 22 Darstellung einer einstückigen ausgeführten Schaltgabel bzw. Walzenkombination,

Fig. 23 einstückige Schaltwalzengabelkombination mit innerer Schaltkontur.

Die Schaltwalze 1 besteht aus Kunststoff, deren Einzelelemente 3 über Seitenfläche 4, 5 verfügen. Diese Seitenflächen 4, 5 bilden jeweils ein korrespondierendes Flächenpaar und bilden eine Schaltnut 6. Die Einzelelemente 3 verfügen über einen radialen Zentrierbund 7. An jeder Schnittstelle 8 der Elemente 3 befinden sich drei paßgenaue axiale Anlegestellen 9 für die Einhaltung der Rundlauftoleranzen verantwortlich sind. Die Anlagestelle 9 liegt in einer zur Achse des Schaltwalzenhauptkörpers orthogonalen Ebene. Der Rundlauf der einzelnen Schaltwalzenkörper zueinander wird jeweils über den Zentrierbund 7 sichergestellt. Die Betätigungskraftanleitung zum Drehen der Schaltwalze erfolgt formschlüssig über die Elemente 3.

Ein Randsegment 11 des Schaltwalzenhauptkörpers 2 weist gemäß Fig. 6 und 7 ein zur Einleitung der Betätigungskraft eingesetztes Metallelement 12 auf. Die Einzelelemente 3 verfügen in axialer Richtung wenigstens auf einer Seite über Klauen 13 sowie über in axialer (radialer) Richtung verlaufende Rippen 14.

Die beiden Randsegmente 11 weisen jeweils einen Lagerzapfen 15 auf. Die Einzelelemente 3 bzw. die Randsegmente 11 sind miteinander mittels Schnappverbindung 16 verbunden. Die Elemente 3, 11 sind in einem Ausführungsbeispiel gemäß Figur auf einer Achse 17 aufgesteckt, wobei die Elemente 3, 11 mittels zweier Sprengringe 18 auf der Achse 17 axial fixiert sind.

In einem anderen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 und 7 weist das Metallelement 12 einen eingepreßten Lagerzapfen 15 auf, der einseitig die Lagerung des Schaltwalzenhauptkörpers 2 bildet.

Gemäß Fig. 7 verfügt das Randsegment 11 über eine Lagerbohrung 19. Ebenfalls nach Fig. 7 umschließt Randsegment 11 einen im Gehäuse 21 eingepreßten Lagerzapfen 20 mittels der Lagerbohrung 19.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, daß ein erstes Einzelelement 3 oder Randsegment 11 aus einem ersten Kunststoff besteht und ein zweites Einzelelement oder Randsegment aus einem zweiten Kunststoff besteht.

Eine mit der Schaltwalze 26 korrespondierende Schaltgabel 28 gemäß Fig. 12 und 13 besteht aus Kunststoff.

Die Schaltgabel 28 enthält ein in Fig. 10 dargestelltes Blechteil 22. Das einstückige Blechteil 22 weist einen tiefgezogenen Topf 23 auf, der nasenförmig aus der Schaltgabel 28 herausragt. Die Schaltgabel 28 ist in einem Ausführungsbeispiel fest auf eine Schaltstange 24 aufgespritzt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Schaltgabel 28 auf einer Schaltstange 24 axial verschiebbar gelagert. Der Topf 23 des in der Schaltgabel 28 integrierten Blechteils 22 ragt in die Schaltnut 25 der Schaltwalze 26. Des weiteren weist der Topf 23 abgeflachte Seitenflächen 27 auf, wie in Fig. 9 dargestellt. Diese abgeflachten Seitenflächen 27 dienen zur Einleitung der auf die Schaltgabel wirkenden Verschiebekräfte.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel besteht das Getriebegehäuse aus Kunststoff, wobei Krafteinleitungs- oder Lagerstellen durch eingesetzte Metallteile verstärkt sein können.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wie in Fig. 14 a bis c dargestellt, weist die Schaltgabel 28 einen angespritzten Kunststoffzapfen 29 auf. Dieser Kunststoffzapfen 29 ragt in die Schaltnut 25 der Schaltwalze. Der Kunststoffzapfen 29 weist abgeflachte Seitenflächen 27 auf, die zur Einleitung der Verschiebekräfte auf die Schaltgabel dienen.

In einem weiteren modifizierten Ausführungsbeispiel weist die Schaltgabel einen zusätzlich angespritzten Mitnehmer 30 aus einem hochwertigen Kunststoff auf, der ebenso in die Schaltnut 25 der Schaltwalze ragt. Auch dieser Mitnehmer 30 weist abgeflachte Seitenflächen 27 auf, die zur Einleitung der Verschiebekräfte auf die Schaltgabel dient. In dieser Ausführungsform existiert eine Mitnehmerbohrung 31, die eine abgeflachte Seitenfläche 32 aufweist, die zur Verdrehsicherung dient. In diesem Ausführungsbeispiel wird der separate Kunststoffmitnehmer entweder in Montagespritzguß oder 2-Kunststofftechnik ausgeführt.

In einem anderen Ausführungsbeispiel, das in Fig. 15 dargestellt ist, weist die Schaltgabel 28 ein integriertes Blechteil 33 auf. Dieses Blechteil 33 ist mit einem Durchzug 34 versehen, in den ein Metallstift 35 eingepreßt ist. Alternativ dazu kann der Metallstift 35 auch in den Durchzug 34 eingeschweißt werden.

In einer weiteren modifizierten Ausführungsform wird auf den Metallstift 35 eine Rolle 36 drehbar gelagert aufgebracht. In beiden vorgenannten Ausführungsformen ragt entweder Metallstift 35 oder Rolle 36 in die Schaltnut 25 der Schaltwalze.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel besteht die Schaltwalze aus einem Grundkörper und mindestens einer aufgesteckten Schaltrippe. Dieser Grundkörper ist als Stahlachse oder Rohr ausgebildet. Die Rippen Können durch Ziehen oder Prägen hergestellte Blechscheiben sein. Die Schaltgabel greift mittels zweier Zapfen über die Rippen. Die über den Grundkörper aufgesteckten Rippen werden positioniert und aufgeschweißt. Die Rippen haben je nach Neigungswinkel des abgewickelten Randes bezugnehmend zu einer orthogonalen Ebene unterschiedliche Stärke. Der Schaltwalzengrundkörper kann aber genau so gut auch aus Kunststoff bestehen, über den dann die Rippen aufgesteckt werden.

In einem speziellen Ausführungsbeispiel sind die auf der Schaltwalze befindlichen Rippen gleich dick. In einem anderen speziellen Ausführungsbeispiel sind die zwei Zapfen auf der Schaltgabel drehbar gelagert.

Bei der dargestellten Schaltwalze erfolgt mittels einer kinematischen Umkehr des Eingriffs einer Scheibe in zwei gabelförmig ausgebildete Stifte 47. Wie in Fig. 16 dargestellt werden drei Blechscheiben 45 entsprechend der Vorgabe der Nutgeometrie durch Ziehen im Randbereich verformt und ausgeschnitten. Diese Scheiben werden in einer Vorrichtung axial und bezüglich des Winkels positioniert und auf eine Stahlachse 46 aufgeschweißt. An der Schaltgabel 28 greifen zwei Stifte 47 über diese Scheiben. Diese Stifte können in einer speziellen Ausführungsform auf einem Wiegegelenk angeordnet sein. Die sich ergebende Abwicklung wird in Fig. 16 b dargestellt.

In einer speziellen Ausführungsform wie z. B. in Fig. 18 dargestellt, ist die kinematische Umkehr auch bei einer Schaltwalze aus Kunststoff verwirklicht. Auch dort steuert eine aufgesetzte Rippe 48 ein gabelförmiges Eingriffsteil an der Schaltgabel.

In einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel wird ein ebenes oder ein gebogenes Blech 40 mit Kunststoff umspritzt. Die Lagerung 41 wird im wesentlichen rechtwinklig in Kunststoff auf das Blech aufgespritzt. Der Mitnehmer 42 wird mit Kunststoff 43 umspritzt, so daß das der umspritzte Mitnehmer die Verschiebekräfte der Schaltwalze aufnimmt, bei guten Gleiteigenschaften. Das Blech 40 ist mit Durchbrüchen versehen und weist aufgespritzte Rippen auf, die die Stabilität verbessern. Der wirksame Bereich 44 der Schaltgabel besteht aus Kunststoff. Der Kunststoff 43 und Mitnehmer 42 kann entweder montiert oder montagegespritzt werden. Die Lagerung 41 an der Schaltgabel kann auch als eingepreßte Buchse ausgeführt sein. Die Lagerstelle kann auf der Stange verschiebbar ausgeführt sein.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wie in Fig. 21a dargestellt, ist die Schaltwalze einstückig aus Kunststoff ausgeführt. Die in Fig. 21a dargestellte Schaltgabel kann sowohl aus Metall als auch einstückig in Kunststoff ausgeführt sein.

In einem anderen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 22 ist die Geometrie der Schaltkontur integraler Bestandteil der Schaltgabel. Die Schaltgabel ist auf einer Stange gelagert, geführt wird sie mittels zweier Querstifte. Eine Lagerstange kann In dieser Ausführung wegfallen.

Das Ausführungsbeispiel in Fig. 23 stellt eine Umkehrung des in Fig. 22 dargestellten Beispiels dar. Hier ist die Schaltgeometrie so angeordnet, daß zur Führung eine Querstange ausreichend ist.

Claims (10)

1. Schaltwalze, insbesondere für Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltwalzenhauptkörper (2) aus Kunststoff besteht.

2. Schaltwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltwalzenhauptkörper (2) aus Einzelelementen (3) besteht.

3. Schaltwalze nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Einzelelement (3) eine erste Seitenfläche (4) und ein zweites Einzelelement (3) eine zweite Seitenfläche (5) einer Schaltnut (6) des Schaltwalzenhauptkörpers (2) aufweist.

4. Schaltwalze nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente (3) des Schaltwalzenhauptkörpers (2) einen radialen Zentrierbund (7) aufweisen.

5. Schaltwalze nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente (3) des Schaltwalzenhauptkörpers (2) an jeder Schnittstelle (8) zu einem Nachbarelement des Schaltwalzenhauptkörpers wenigstens 3 paßgenaue axiale Anlagestellen (9) aufweisen.

6. Schaltgabel, insbesondere für Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltgabel (28) aus Kunststoff besteht.

7. Schaltgabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltgabel ein integriertes einstückiges Blechteil (22) aufweist.

8. Schaltgabel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückige Blechteil (22) einen tiefgezogenen Topf (23) aufweist, der aus der Schaltgabel (21) herausragt.

9. Schaltgabel nach Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltgabel (21) auf einer Schaltstange (24) fest aufgespritzt ist.

10. Getriebe, das Elemente der vorigen Ansprüche aufweist.