DE19924275A1 - Schalteinrichtung mit einem Wälzlager als Dämpfungselement - Google Patents
Schalteinrichtung mit einem Wälzlager als DämpfungselementInfo
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Abstract
Eine Schalteinrichtung eines Schaltgetriebes mit mindestens einem relativ zum Schaltgetriebe schwenkbeweglich sowie axial verschiebbar angeordneten Übertragungsmittel (2) zum Übertragen von Schaltbewegungen weist ein Wälzlager (9) mit Dämpfungselementen (22) auf, wobei das Wälzlager (9) zwischen dem Übertragungsmittel (2) und einem axialen Anschlag (6) angeordnet ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für ein Schaltgetriebe, mit minde
stens einem relativ zum Schaltgetriebe schwenkbeweglich sowie axial ver
schiebbar angeordneten Übertragungsmittel zum Übertragen von Schaltbewe
gungen sowie Wählbewegungen und mit mindestens einem zumindest axial
festen Anschlag zum Begrenzen des axialen Verschiebeweges des Übertra
gungsmittels.
Derartige Schalteinrichtungen weisen häufig Übertragungsmittel auf, die als
Schaltwellen ausgebildet sind. An einer derartigen Schaltwelle sind ein oder
mehrere Schaltfinger angeordnet. Die Schaltfinger sind mit jeweils einer Nabe
auf der Schaltwelle befestigt. Schaltfinger und Naben liegen dabei in den ver
schiedensten Ausbildungsformen vor. Die Schaltwelle überträgt von einem
Schalthebel initiierte Schaltbewegungen an ein oder mehrere Schaltglieder.
Die Schaltglieder sind z. B. Schaltgabeln. Für das Übertragen der Schaltbewe
gung ist die Schaltwelle axial verschiebbar und um ihre eigene Mittelachse
schwenkbeweglich im Schaltgetriebe gelagert. Zur Schaltung des Schaltgetrie
bes wird die Schaltwelle in der Regel axial aus einer Neutral- oder Mittelpositi
on in eine Schaltgasse verschoben. In der Schaltgasse ist einer der Schaltfin
ger in seiner Stellung auf Mitnehmerelemente, z. B. von Schaltgabeln, der zur
Gasse gehörigen zwei Gänge ausgerichtet. Durch das Schwenken der Schalt
stange, in die eine oder andere Richtung, wird der eine oder andere zur Gasse
gehörende Gang gewählt. Dabei wird die Schaltbewegung von der Schaltstan
ge mittels des Schaltfingers über die Mitnehmer auf die Schaltgabeln übertra
gen.
Der axiale Verschiebeweg der Schaltwelle wird bei der Wahl der Gasse durch
einen axialen relativ zum Schaltgetriebe axial fest angeordneten Anschlag be
grenzt. Auf diese Weise ist eine exakte Stellung des Schaltfingers zu den Mit
nehmern abgesichert. An der Schaltwelle ist eine Anschlagfläche ausgebildet,
die dabei an dem erwähnten Anschlag satt anliegt. Denkbar ist zum Beispiel,
daß die Anschlagfläche an einer Nabe eines Schaltfingers ausgebildet ist. Die
sich berührenden Oberflächen des Anschlages und der Anschlagfläche sind
zumeist plane metallische Oberflächen.
So ist z. B. in EP 0 582 804 eine Schalteinrichtung beschrieben, deren Schalt
stange zur Wahl einer Gasse für den ersten und zweiten Gang in die eine
Richtung sowie zur Wahl einer Gasse für den fünften und den Rückwärtsgang
in die andere Richtung jeweils axial gegen einen Anschlag fährt. An der
Schaltwelle sind dazu Anschlagelemente mit Schaltfingern angeordnet. Die
Anschläge sind durch plane Flächen an Lageraugen des Gehäuses des
Schaltgetriebes gebildet. In der jeweiligen Gasse liegt dabei das entsprechen
de Anschlagelement der Schaltstange mit einer Anschlagfläche an diesen pla
nen Flächen an.
Die Oberflächen derartiger Anschläge und der Anschlagflächen werden in der
Regel bei den Schaltbewegungen sehr schnell und unter Wirkung einer Kraft
impulsartig zusammengeführt. Dieses Aufeinandertreffen erzeugt ein metalli
sches Klicken oder ähnliche unerwünschte Geräusche. Der Stand der Technik
sieht manchmal zwischen den Anschlägen angeordnete Dämpfungsscheiben
vor, die zumeist aus Gummi sind und die Geräusche dämpfen bzw. beseitigen.
In DE 44 32 238 A1 ist z. B. eine derartige Scheibe, zwischen einem Anschlag
am Gehäuse des Schaltgetriebes und dem Übertragungsmittel angeordnet,
dargestellt.
Bei der Gangwahl innnerhalb der Gasse, also bei der Schwenkbewegung der
Schaltstange reiben die aneinandergepreßten metallischen Flächen gegenein
ander. Der dabei entstehende Widerstand und das teilweise ungleichmäßige
Aneinandergleiten der Flächen kann sich nachteilig auf die Qualität des
Schaltvorganges oder nachteilig auf das Schaltempfinden der Bedienperson
auswirken. Ist zwischen den Anschlägen eine Gummischeibe eingesetzt, reibt
Metall auf Gummi. Der bei dieser Reibverbindung entstehende Widerstand ist
sehr hoch. Die Schaltstange schwenkt stark gebremst und unstetig. Die Quali
tät des Schaltvorganges und das Schaltempfinden der Bedienperson sind da
von wiederum nachteilig beeinflußt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine kostengünstige Schalteinrichtung zu
schaffen, deren Schaltstange bei Schaltvorgängen geräuscharm an Anschlä
gen im Schaltgetriebe anläuft, und mit der gleichzeitig die Qualität des Schalt
vorganges und das Schaltempfinden der Bedienperson verbessert werden.
Die Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch
erfüllt, daß zwischen dem Übertragungsmittel und dem Anschlag ein Wälzlager
angeordnet ist, das ein Dämpfungselement aufweist. Das Wälzlager ist kon
zentrisch zur Schwenkachse des Übertragungsmittels angeordnet. Das Wälz
lager nimmt axiale Kräfte auf, die infolge des Anschlagens des Übertragungs
mittels an den Anschlag entstehen. Das Wälzlager ist mit einem Dämpfungs
element versehen, um die impulsartigen Stöße des Aufeinandertreffens der
Anschlagflächen zu dämpfen und die dadurch entstehenden Geräusche zu
mindern oder zu beseitigen. Es ist denkbar, daß das Dämpfungselement als
ein eigenständig ausgebildeter Puffer in das Wälzlager integriert ist oder an
einem Wälzlagerelement mit Doppelfunktion ausgebildet ist. Bei einer axialen
Bewegung des Übertragungsmittels gegen den Anschlag trifft das Übertra
gungsmittel auf das Wälzlager. Das Wälzlager übt eine Doppelfunktion aus. In
seiner ersten Funktion dämpft das Wälzlager das Auftreffen des Übertra
gungsmittels auf den Anschlag. Die zweite Funktion des Wälzlagers sichert ab,
daß das Übertragungsmittel sich bei Schwenkbewegungen nahezu reibungsfrei
gegen den Anschlag verdreht. Mit einer derartigen Anordnung wird die Qualität
des Schaltvorganges verbessert. Da infolge der Rollbewegung der Rollkörper
der Widerstand durch Reibung nahezu entfällt, verbessert sich der Schalt
komfort wesentlich.
Das anfangs erwähnte separat ausgebildete und in das Wälzlager integrierte
Dämpfungselement kann z. B. durch eine Scheibe gebildet sein, die eine harte
und eine weiche Seite aufweist. Diese Scheibe ist als Wälzlagerscheibe in das
Wälzlager integriert. Die harte Seite liegt dabei an den Rollkörpern an und die
weiche Seite weist in Richtung des Übertragungsmittels. Beim Anschlagen des
Übertragungsmittels auf das Wälzlager trifft das Übertragungsmittel zuerst auf
die weiche und dämpfende Seite der Scheibe und stützt sich dann über die
Rollkörper an dem Anschlag ab.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Dämpfungs
element durch elastisch verformbare Rollkörper des Wälzlagers gebildet ist. In
diesem Fall üben die Rollkörper des Wälzlagers eine Doppelfunktion aus. Ei
nerseits dämpft ihre Elastizität die Folgen des axialen Anschlagens des Über
tragungsmittels und andererseits ist das Übertragungsmittel bei seiner
Schwenkbewegung gegen den Anschlag auf ihnen gelagert. Die Rollkörper
sind aus einem elastischen Material gefertigt, das unter axialen Stößen einfe
dert und daß bei Rollbewegungen in Wälzrichtung seine runde Form im we
sentlichen beibehält, zumindest aber unter elastischer Verformung abrollt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die ela
stisch verformbaren Rollkörper in einem Axialkäfig geführt sind und daß die
Rollkörper zumindest bis auf die Breite des Axialkäfigs elastisch verformbar
sind. Der Axialkäfig bildet dabei einen Endanschlag für das Übertragungsmittel.
Beim Auftreffen des Übertragungsmittels auf die elastischen Wälzkörper, ver
formen sich diese unter Umständen soweit, daß sie axial in den Axialkäfig voll
ständig eintauchen. Das Übertragungsmittel trifft dann auf den Axialkäfig, der
ein weiteres axiales Verschieben des Übertragungsmittels verhindert. Die Ta
schen des Axialkäfigs, in denen die Rollkörper geführt sind, weisen genügend
Raum auf, um das verdrängte Volumen der Rollkörper aufzunehmen. Nach der
stoßartigen Belastung entspannen sich die Rollkörper in axialer Richtung zu
mindest teilweise und übernehmen bei Schwenkbewegungen des Übertra
gungsmittels dessen Lagerung.
Weiterhin ist die Erfindung mit einem Wälzlager ausgestaltet, bei dem sowohl
die Rollkörper als auch der Axialkäfig Dämpfungselemente bilden. Der Axialkä
fig wirkt nach dem elastischen Einfedern der Wälzkörper und deren Eintauchen
in die Käfigtaschen nicht nur als Endanschlag, sondern als Dämpfungselement
für besonders harte Stöße. Hierzu ist der Axialkäfig auch aus einem dämpfen
den Material gefertigt. Es ist auch denkbar, den Käfig aus einem gleitfähigen
Material zu fertigen. Wenn bei der Schwenkbewegung des Übertragungsmittels
die Wälzkörper aufgrund hoher axialer Belastung eingefedert in den Taschen
verbleiben, wirkt der Axialkäfig notfalls als Gleitlager für die Schwenkbewegun
gen des Übertragungsmittels gegen den Anschlag.
Für ein Wälzlager, das das Übertragungsmittel generell unter hohen Axiallas
ten lagern muß, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß das
Dämpfungselement wiederum durch elastisch verformbare Rollkörper gebildet
ist, und die elastisch verformbaren Rollkörper zwischen sogenannten tragen
den Rollkörpern angeordnet sind. Dabei sind die tragenden Rollkörper im Ver
gleich zu den elastisch verformbaren Rollkörpern starr. Die elastisch verform
baren Rollkörper weisen einen größeren Durchmesser als die starren Rollkör
per auf. Sie sind jedoch soweit elastisch, daß sie sich unter Axiallast zumindest
bis auf den Durchmesser der starren Rollkörper elastisch verformen. Die ela
stisch verformbaren Rollkörper fangen somit dem Berührungsstoß zwischen
dem Übertragungsmittel und dem Anschlag ab, verformen sich dabei soweit,
bis das Übertragungsmittel durch die starren Rollkörper getragen ist. Durch die
starren Rollkörper wird eine hohe Tragfähigkeit gewährleistet. Über das Ver
hältnis der Anzahl der elastisch verformbaren Rollkörper zu den starren Roll
körpern sind der Dämpfungsgrad bzw. die Höhe des Reibwiderstandes steuer
bar. Günstig ist eine Anordnung im Axialkäfig, bei der sich die elastischen Roll
körper in der Reihenfolge mit starren Rollkörpern abwechseln.
Schließlich ist vorgesehen, daß die Dämpfungselemente aus einem Elastomer
oder einem thermoplastischen Kunststoff gebildet sind. Es ist auch denkbar,
daß, z. B. in einem Wälzlager, die Kugeln aus einem Elastomer gebildet sind
und der Axialkäfig aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist.
Als Rollkörper sind in dem Wälzlager gemäß Erfindung alle denkbaren Wälz
körper, wie Kugeln, Nadeln oder Rollen der verschiedensten Ausführungsfor
men einsetzbar. Ein Wälzlager gemäß Erfindung läßt sich, insbesondere in der
Massenfertigung und wenn Kunststoffe verwendet werden, kostengünstig her
stellen. Hohe Anforderungen an die Laufgenauigkeit, so z. B. an die Durch
messersortierungen, der Kunststoff- oder Gummiteile bestehen in dieser An
wendung nicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Teilansicht einer Schalteinrichtung, mit einer Schalt
welle als Übertragungsmittel und einem zwischen der An
schlagfläche des Übertragungsmittels und einem Anschlag
angeordneten Wälzlager;
Fig. 2 die Teilansicht der Schalteinrichtung nach Fig. 1, wobei
die Schaltwelle unter einer Last gegen den Anschlag fährt;
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schalteinrichtung
mit einer Schaltwelle und einem Wälzlager, in dem elas
tisch verformbare Rollkörper sowie starre Rollkörper auf
genommen sind, im unbelasteten Zustand und
Fig. 4 eine Darstellung der Schalteinrichtung nach Fig. 3, bei
der die Schaltwelle unter Last gegen den Anschlag fährt.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Schalteinrichtung 1. Das Übertragungs
mittel 2 ist durch eine Schaltwelle 3 gebildet. Die Schaltwelle 3 ist mittels eines
Lagers 4 im Gehäuse 5 des nicht weiter dargestellten Schaltgetriebes axial
verschiebbar und schwenkbeweglich gelagert. Eine plane Fläche 5a am Ge
häuse 5 bildet einen axialfesten Anschlag 6. Auf der Schaltwelle 3 sitzt eine
Nabe 7, an der ein Schaltfinger 7a und ein weiterer Schaltfinger 7b ausgebildet
sind. An der dem Anschlag 6 zugewandten Seite der Nabe 7 ist eine plane
Anschlagfläche 8 ausgebildet. Ein Wälzlager 9 sitzt auf der Schaltwelle 3. Das
Wälzlager 9 ist als ein Axiallager 10 ausgebildet und zwischen dem Anschlag 6
und der Anschlagfläche 8 angeordnet. Das Axiallager 10 weist einen Axialkäfig
11 und als Rollkörper elastisch verformbare Kugeln 12 auf. Die elastisch ver
formbaren Kugeln 12 bilden ein Dämpfungselement 22.
Fig. 2 zeigt, wie die Schaltwelle 3 unter einer Kraft F mittels der Nabe 7 gegen
den Anschlag 6 fährt. Die Anschlagfläche 8 wirkt dabei auf die elastisch ver
formbaren Kugeln 12, die sich an der planen Fläche 5a des Anschlages 6 ab
stützen. Die elastisch verformbaren Kugeln 12 verformen sich und tauchen in
die Taschen 11a des Axialkäfigs 11 ein. Die Anschlagfläche 8 und die plane
Fläche 5a liegen satt an dem Axialkäfig 11 an. Der Axialkäfig ist aus einem
dämpfenden und gleitfähigen Material gefertigt. Das Dämpfungselement 22 ist
somit einerseits durch die elastisch verformbaren Kugeln 12 und andererseits,
für hohe axiale Kräfte F, auch durch den Axialkäfig 11 gebildet.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schalteinrichtung 13. Das
Übertragungsmittel 2 ist eine Schaltwelle 14. Die Schaltwelle 14 ist durch ein
Lager 15 axial verschiebbar und schwenkbeweglich in einem Gehäuse 16 ge
lagert. Auf der Schaltwelle 14 sitzt eine Nabe 17 mit einem Schaltfinger 17a
und einem weiteren Schaltfinger 17b. Die Nabe 17 besitzt eine Anschlagfläche
18. Der Anschlagfläche 18 liegt eine als plane Fläche ein Anschlag 16a ge
genüber, der an dem Gehäuse 16 ausgebildet ist. Zwischen den Anschlag 16a
und der Anschlagfläche 18 ist ein Wälzlager 19 angeordnet. Das Wälzlager 21
ist mit zwei Rollkörperreihen versehen. Die äußere Reihe ist mit elastisch ver
formbaren Kugeln 19 bestückt, die das Dämpfungselement 22 bilden. Die inne
re Reihe weist tragende Rollkörper in Form von Kugeln 20 auf, die im Vergleich
zu den elastisch verformbaren Kugeln 19 starr ausgebildet sowie mit einem
kleineren Durchmesser versehen sind.
In Fig. 4 fährt die Schaltwelle 14 unter einer Kraft F mit der Nabe 17 gegen
den Anschlag 16a und stützt sich dabei über das Wälzlager 21 ab. Die ela
stisch verformbaren Kugeln 19 sind eingefedert und die Anschlagfläche 18 liegt
an den Kugeln 20 an.
1
Schalteinrichtung
2
Übertragungsmittel
3
Schaltwelle
4
Lager
5
Gehäuse
5
a plane Fläche
6
Anschlag
7
Nabe
7
a Schaltfinger
7
b weiterer Schaltfinger
8
Anschlagfläche
9
Wälzlager
10
Axiallager
10
Axialkäfig
11
a Taschen
12
elastisch verformbare Kugeln
13
Schalteinrichtung
14
Schaltwelle
15
Lager
16
Gehäuse
16
a Anschlag
17
Nabe
17
a Schaltfinger
17
b weiterer Schaltfinger
18
Anschlagfläche
19
elastisch verformbare Kugeln
20
Kugeln
21
Wälzlager
22
Dämpfungselement
Claims (7)
1. Schalteinrichtung (1, 13) für ein Schaltgetriebe, mit mindestens einem rela
tiv zum Schaltgetriebe schwenkbeweglich sowie axialverschiebbar ange
ordneten Übertragungsmittel (2) zum Übertragen von Schaltbewegungen
und mit mindestens einem zumindest axialfesten Anschlag (6, 16a) zum
Begrenzen des axialen Verschiebeweges des Übertragungsmittels (2), ge
kennzeichnet durch ein zwischen dem Übertragungsmittel (2) und dem
Anschlag (6, 16a) sowie konzentrisch zur Schwenkachse des Übertra
gungsmittels (2) angeordnetes Wälzlager (9, 21) wobei das Wälzlager (9,
21) axiale Kräfte aufnimmt und zumindest ein Dämpfungselement (22) mit
Schwingungen, Stöße und Geräusche dämpfenden Eigenschaften aufweist.
2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Dämpfungselement (22) durch elastisch verformbare Rollkörper (12, 19)
gebildet ist.
3. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
elastisch verformbaren Rollkörper (12) in einem Axialkäfig (11) geführt sind
und daß die elastisch verformbaren Rollkörper (12) zumindest bis auf die
Breite des Axialkäfigs (11) elastisch verformbar sind, wobei der Axialkäfig
(11) einen Endanschlag bildet.
4. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Dämpfungselement (22) durch elastisch verformbare Rollkörper (12) und
einen die elastischen Rollkörper (12) führenden Axialkäfig (11) gebildet ist
und daß die Rollkörper (12) zumindest bis auf die Breite des Axialkäfigs
(11) elastisch verformbar sind, wobei der Axialkäfig (11) einen Endanschlag
bildet.
5. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Dämpfungselement (22) durch elastisch verformbare Rollkörper (19) gebil
det ist und die elastisch verformbaren Rollkörper (19) zwischen tragenden
Rollkörpern (20) angeordnet sind und daß die elastisch verformbaren Roll
körper (19) gegenüber den tragenden Rollkörpern (20) stärker verformbar
sind sowie einen größeren Durchmesser aufweisen, wobei die elastisch
verformbaren Rollkörper (19) zumindest bis auf den Durchmesser der tra
genden Rollkörper (20) verformbar sind.
6. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Dämpfungselement (22) zumindest aus einem Elastomer besteht.
7. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Dämpfungselement (22) zumindest aus einem thermoplastischen Kunststoff
besteht.
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