DE4430922B4

DE4430922B4 - Arretierelement, versehen mit Maßnahmen zur Lagesicherung, die am Käfig sowie am Führungsteil vorgesehen sind

Info

Publication number: DE4430922B4
Application number: DE4430922A
Authority: DE
Inventors: Gerald Dipl.-Ing Buer; Andreas Neudecker; Klaus Krämer; Volker Dipl.-Ing. Ploetz
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1993-11-04
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2014-09-01
Also published as: DE4430922A1; DE9316843U1

Abstract

Arretierelement (1, 31, 61) zur Sicherung von Verstellpositionen eines axial verschiebbaren und/oder schwenkbaren Stellelementes, insbesondere für ein Schaltgestänge eines Fahrzeuggetriebes, mit einem in eine Ausnehmung eingreifenden Rastelement (19), das in ein Führungsteil (12, 42, 72) eines Arretierbolzens (11, 41) stirnseitig eingesetzt ist, wobei der Arretierbolzen (11, 41) mittels einer Wälzlagerung (10), bestehend aus in einem Käfig (22, 52, 82) geführten und zwischen dem Führungsteil (12, 42, 72) und einer im Gehäuse (2, 32, 62) eingesetzten Hülse (7, 37, 67) abrollenden Wälzkörpern axial verschiebbar ist und wobei eine Druckfeder (16) zwischen dem Führungsteil (12, 42, 72) und einem Boden (15) eines den Arretierbolzen (11, 41) umschließenden Gehäuses (2, 32, 62) vorgesehen ist, sowie eine Lagesicherung (26, 56, 76, 86, 96) für den Arretierbolzen (11, 41) und dabei die Lagesicherung (26, 56, 76, 86, 96) aus einer radial nach außen gerichteten Abkantung am zum Boden zeigenden Ende des Führungsteils (12, 42) gebildet...

Description

Die Erfindung betrifft ein Arretierelement zur Sicherung von Verstellpositionen eines axial verschiebbaren und/oder schwenkbaren Stellelementes der im Oberbegriff erläuterten Art.

Ein Arretierelement dieser Gattung ist der DE-PS 38 08 375 zu entnehmen. Der Aufbau umfaßt ein dünnwandiges, als Tiefziehteil hergestelltes Gehäuse, das mittels einer Hohlschraube, beispielsweise in einem Getriebegehäuse einsetzbar ist. In der Raststellung liegt der Arretierbolzen über ein kalottenförmig gestaltetes Ende mit seinem Rand an einem nach innen gebördelten Kragen des dünnwandigen Gehäuses an, der damit eine Lagesicherung für den Arretierbolzen bildet. Nachteilig erfordert dieser Aufbau einen hohen Fertigungs- und Montageaufwand; außerdem eine Abdichtung sowohl zwischen der Hohlschraube und dem dünnwandigen Gehäuse als auch zwischen dem Gehäuse und der Hohlschraube.

DE 41 41 986 A1 zeigt ein Arretierelement, in dem der Käfig des Wälzlagers, mit dem der Arretierbolzen in dem Gehäuse verschiebbar gelagert ist, durch einen Absatz des Gehäuses im Gehäuse gehalten ist. Die Lagesicherung des Arretierbolzens ist eine nach radial außen gerichtete Abkantung am zum Boden des Gehäuses gewandten Ende des Arretierbolzens. Der Arretierbolzen ist in Richtung vom Boden weg gegen den Käfig vorgespannt, in dem die Abkantung an dem Käfig anliegt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein einfach aufgebautes und einfach montierbares Arretierelement zu schaffen, das kostengünstig herstellbar ist und eine wirksame Lagesicherung für den Arretierbolzen sicherstellt sowie den erforderlichen Bauraum reduziert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die Lagesicherung weist einen radial nach außen gerichteten Ansatz des Käfigs auf. Der Ansatz ist an der Hülse verschnappt und liegt in einem Freiraum zwischen Hülse und Boden an der Hülse an. Vorteilhaft ermöglicht eine solche Anordnung eine kostengünstig herstellbare, durchgehende zylindrische Innenwandung des Gehäuses. Erfindungsgemäß umfaßt die Lagesicherung jeweils einen vom Käfig und von dem Führungsteil ausgehenden radial nach außen gerichteten nasenartig geformten Ansatz oder eine rechtwinkelige Abkantung, die an dem radial benachbarten Bauteil jeweils stirnseitig anliegen. Dazu bietet es sich erfindungsgemäß an, den Käfig in Richtung des Gehäusebodens zu verlängern und endseitig mit einem Ansatz zu versehen, der auf einer Stirnseite einer im Gehäuse eingepreßten Hülse anliegt. Dagegen weist das Führungsteil eine Abkantung auf, die auf der Stirnseite des Käfigs anliegt. Gemäß dem Erfindungsgedanken befindet sich die Lagesicherung ausschließlich im Gehäuse, d. h. in einem vorhandenen Freiraum zwischen dem Boden des Gehäuses und dem Führungsteil, der erfoderlich ist für die Hubbewegung des Arretierbolzens. Damit stellt sich vorteilhaft im Vergleich zum Stand der Technik eine Reduzierung des axialen Bauraums ein, ohne den radialen Bauraum zu erhöhen.

Zur Vereinfachung der Montage ist gemäß Erfindung vorgesehen, daß der am Käfig angeordnete Ansatz an der Hülse verschnappt ist. Der Ansatz und die Abkantung sind nach Anspruch 2 in axialer Richtung gestuft angeordnet, d. h. stirnseitig auf dem Ansatz des Käfigs stützt sich der abgekantete Bereich des Führungsteils ab.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zur Schaffung einer Lagesicherung ein konisch nach außen weisender Endabschnitt am Führungsteil vorgesehen, der innenseitig am Ansatz des Käfigs anliegt. Dabei besitzt der Endabschnitt eine radiale Erstreckung, die dem Innendurchmesser des Ansatzes oder dessen Bördelung angepaßt ist. Der nach außen konisch aufgeweitete Endabschnitt verhindert wirkungsvoll ein Lösen der Verrastung zwischen dem Käfig und der Hülse, indem der Ansatz des Käfigs nach innen, d. h. zum Führungsteil ausweicht und folglich der Arretierbolzen aus dem Arretierelement gedrückt werden kann. Die erfindungsgemäße Maßnahme bewirkt eine weitestgehende Überdeckung des Kreisringquerschnittes, der sich bauartbedingt zwischen der Hülse und dem Führungsteil einstellt. Die Verknüpfung dieser erfindungsgemäßen Maßnahmen, der radialen konischen Aufweitung in Verbindung mit der Überdeckung der Kreisringfläche zwischen dem Führungsteil und der Hülse bewirkt eine verbesserte Lagesicherung, da der Käfigansatz stets von einer Kraftkomponente beaufschlagt wird, die den Ansatz radial nach außen spreizt, d. h. auf die Stirnseite der Hülse. Ein selbsttätiges Lösen dieser Verrastung ist damit ausgeschlossen.

Zur Schaffung einer weiteren bauraumoptimierten Lagesicherung sind der Ansatz und die Abkantung wechselweise, d. h. zueinander vesetzt angeordnet. Diese Gestaltung bewirkt eine weitere vorteilhafte Reduzierung des axialen Bauraums.

Alternativ ist sowohl der Ansatz als auch die Abkantung radial umlaufend am Käfig bzw. am Führungsteil vorgesehen. Alternativ dazu ist ebenfalls eine periodisch wechselnde Anordnung des Ansatzes und der Abkantung einsetzbar, zur Schaffung einer wirksamen Lagesicherung des Arretierbolzens, wobei die maßliche Ausbildung zwischen dem Ansatz und der Abkantung voneinander abweicht.

Zur Sicherung einer ausreichenden Überdeckung der die Lagesicherung bildenden Bauteile ist mit einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Ansatz wie auch die Abkantung zumindest die halbe Wandstärke des Bauteils überdecken, an dem der Ansatz oder die Abkantung stirnseitig anliegt. Ergänzend dazu weist die im Gehäuse eingepreßte Hülse stirnseitig eine nach innen gerichtete Bördelung auf, die eine vergrößerte Anlagefläche für den am Käfig angeformten Ansatz bietet.

Alternativ besitzt der Käfig im Bereich des Ansatzes an der Innenwandung eine konische, zum Ende sich aufweitende Kontur. Diese Gestaltung begünstigt den Effekt einer gewissen Keilwirkung zwischen dem Ansatz des Käfigs und dem Endabschnitt des Führungsteils, die jeweils nach außen geneigt gestaltet sind, wobei die Neigungswinkel voneinander abweichen.

Mit einer weiteren Ausgestaltung sind der Käfig und das Führungsteil so im Arretierelement eingesetzt, daß sich eine Linienberührung zwischen dem Ansatz des Käfigs und dem Endabschnitt des Führungsteils aufgrund der konischen Innenkontur des Käfigansatzes einstellt. Diese bleibt auch bei einer gewissen Relativverschiebung, d. h. Axialverschiebung zwischen dem Führungsteil und dem Käfig erhalten, wobei der Kontaktbereich zwischen diesen Bauteilen sich radial nach außen verschiebt.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Endabschnitt des Führungsteils unter einem Winkel von ca. 45° zur Längsachse des Arretierbolzens ausgerichtet. Der Ansatz ist dagegen innenseitig mit einem umlaufenden konischen Endabschnitt versehen, durch den die Innenkontur zur Mittelachse um ca. 10° geneigt ist.

Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung erläutert sind. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein Arretierelement gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 in einer vergrößerten Abbildung das Detail "x" aus 1;
3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Arretierelementes;
4 in einer vergrößerten Abbildung eine Lagesicherung mit einem endseitig radial nach außen gebördelten Führungsteils und einem Ansatz des Käfigs, der an einer radial umlaufenden Bördelung der Hülse anliegt;
5 eine Lagesicherung gemäß 4, bei der die Hülse eine radial nach innen gerichtete Bördelung aufweist;
6 eine Lagesicherung gemäß 4 mit einer Hülse ohne endseitige Bördelung.
Ein in 1 gezeigtes Arretierelement 1 umfaßt ein Gehäuse 2, das vorzugsweise als ein Fließpreßteil herstellbar ist und das an einem Ende über ein Außengewinde 3 beispielsweise in ein Getriebegehäuse einschraubbar ist. Das Gehäuse 2 weist eine von einer Stirnseite 6 in Richtung einer Längsachse 4 verlaufende Ausnehmung 5 auf. Die Ausnehmung 5 dient zur Aufnahme einer in das Gehäuse 2 eingepreßten Hülse 7, die endseitig eine radial nach außen gerichtete Bördelung 8 aufweist, die zur Bildung eines Anschlages an der Stirnseite 6 anliegt. Eine Innenwandung 9 der Hülse 7 dient als Laufbahn für eine Wälzlagerung 10, über die ein Arretierbolzen 11 verschiebbar gelagert ist. Der Arretierbolzen 11 umfaßt ein Führungsteil 12, dessen Mantelfläche 13 als Gegenlaufbahn für die Wälzlagerung 10 dient und das mit einer in Richtung der Ausnehmung 5 weisenden Sacklochbohrung 14 versehen ist.
Die Sacklochbohrung 14 dient zur Aufnahme einer Druckfeder 16, die sich mit dem weiteren Ende an einem Boden 15 des Gehäuses 2 abstützt und mit der der Arretierbolzen 11 vom Boden 15 entfernt verschoben wird. Das Führungsteil 12 weist an seinem der Sacklochbohrung 14 gegenüberliegenden Ende eine kalottenförmige Ausnehmung 17 auf, die als Laufbahn für Wälzkörper 18 vorgesehen ist, über die ein Rastelement 19 gelagert ist. Die Ausnehmung 17 umschließt das Rastelement 19 bis über deren Mittelachse 20 und wird begrenzt von einer nach innen gerichteten Umbördelung 21 mit der das Rastelement 19 gehaltenen ist. Zur Schaffung einer Lagesicherung 26 des Arretierbolzens 11 weist die Wälzlagerung 10 einen Käfig 22 auf, der auf der in Richtung des Bodens 15 zeigenden Seite mit einem nach außen gerichteten Ansatz 23 versehen ist, der sich auf der Stirnseite der Hülse 7 abstützt. Durch endseitig am Führungsteil 12 angebrachte, radial nach außen gerichtete Abkantungen 24 stützt sich das Führungsteil 12 kraftschlüssig mittels der Druckfeder 16 am Käfig 22 ab.
Aus der 2, die das Detail "x" gemäß der 1 vergrößert darstellt, wird die Lagesicherung 26, die stufenweise Abstützung des Käfiges 23 und des Führungsteils 12, weiter verdeutlicht. Zur Schaffung einer größeren Überdeckung zwischen der Hülse 7 und dem Ansatz 23 besitzt die Hülse 7 endseitig eine nach innen gerichtete Umbördelung 25, die außerdem eine Stellwegbegrenzung des Arretierbolzens 11 in Richtung des Bodens 15 sicherstellt. Der Abstand "y" zwischen der Mitte der Wälzlagerung 10 und der Anlagefläche für den Ansatz 23 entspricht dem maximalen Hub des Arretierbolzens 11. Dieser relativ weit überstehende Abschnitt des Käfigs 22 verbessert die Elastizität und damit die Einschnappsicherung des Ansatzes 23.
Bei dem in 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind für die Bauteile, die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, die gleichen Bezugsziffern vorgesehen, so daß zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen werden kann.
Das in 3 abgebildete Arretierelement 31 weist ein spanlos geformtes Gehäuse 32 auf, das ein Tiefziehtiel darstellt und am Auslauf des Außengewindes 3 eine Doppelung 33 aufweist, die eine Anlage des Arretierelementes 31 beispielsweise in einem Getriebegehäuse bildet. Oberhalb der Doppelung 33 bis zum Boden 13 reichend, ist das Gehäuse 32 als ein Sechskant 57 geformt, an dem ein Werkzeug zum Einschrauben des Arretierelementes 31 ansetzbar ist. Im Unterschied zu 1 zeigt das in 3 gezeigte Arretierelement 31 ein Gehäuse 32, das sich bis nahe dem Bereich der Mittelachse 20 des Rastelements 19 erstreckt und dabei das Führungsteil 42 weitreichend umschließt. Damit verbunden ist die Hülse 37 axial zur Stirnseite 6 nach innen versetzt im Gehäuse 32 eingepreßt. Abweichend zu 1 zeigt die Lagesicherung 56 versetzt zueinander angeordnete Abkantungen 54 und Ansätze 53, wodurch die axiale Baulänge des Arretierelementes reduzierbar ist. Die am Käfig 52 sektionsweise angeordneten Ansätze 53 stützen sich stirnseitig an der Hülse 37 ab und das Führungsteil 42 über die Abkantungen 54 am Käfig, wobei die Abkantungen 54 im Wechsel zu den Ansätzen 53 angeordnet sind.
In 4 ist in einer vergrößerten Darstellung ein Ausschnitt des Arretierelementes 61 gezeigt, in dem all die Bauteile in einem Halbschnitt gezeigt sind, die eine Lagesicherung 76 für einen in 4 nicht gezeigten Arretierbolzen bilden. Die Lagesicherung 76 umfaßt die Hülse 67, die am Gehäuse 62 des Arretierelementes 61 lagefixiert ist. Radial nach innen versetzt zur Hülse 67 ist das Führungsteil 72 vorgesehen. Zwischen diesen Bauteilen, an der Innenwandung 69 und der Mantelfläche 73 geführt, ist die Wälzlagerung 70 eingebracht, deren Wälzkörper von dem Käfig 82 gehalten sind. Die Lagesicherung 76 befin det sich an dem zur Ausnehmung 65 gerichteten Ende aller die Lagesicherung 76 bildenden Bauteile. Die Hülse 67 ist dazu mit einer Bördelung 75 versehen, die zur Innenwandung 69 eine rechtwinklige stirnseitige Anlage bildet, an der ein Ansatz 83 verrastet, der einstückig mit dem Käfig 82 verbunden ist. Der Ansatz 83 besitzt eine radial nach außen gerichtete umlaufende Nase, die stirnseitig an der Bördelung 75 anliegt. Das radial nach innen zu der Längsachse 64 versetzte Führungsteil 72 weist axial in Richtung der Ausnehmung 65 einen Endabschnitt 84 auf, der radial nach außen geneigt gebördelt ist. Der unter einem Winkel von ca. 45° zur Längsachse 64 geneigte Endabschnitt 84 überdeckt dabei teilweise den Ansatz 83. Der größte Außendurchmesser (d2) des Endabschnittes 84 stimmt dabei nahezu mit dem Innendurchmesser (d1) der Hülse 67 überein. Zur Erreichung einer von der Mantelfläche 73 radial nach außen versetzten Anlage des Ansatzes 83 besitzt dieser endseitig eine konische Innenkontur 74. Die in 4 gezeigte Bördelung 75 kann außerdem als Anschlag für die Hülse 67 im Gehäuse 62 im Bereich einer Doppelung 81 dienen. Alle in 4 abgebildeten Bauteile mit Ausnahme der Wälzlagerung 70 und des zugehörigen Käfigs 82 sind vorteilhaft als Blechteil durch ein Tiefziehverfahren herstellbar.
In den weiteren Ausführungsbeispielen, den 5 und 6, sind die mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 übereinstimmenden Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Abweichend zu 4 umfaßt die Lagesicherung 86 in 5 eine Hülse 67 mit einer endseitig zum Ansatz 83 zeigenden Bördelung 85. Eine weitere Alternative ist der 6 zu entnehmen, in der die Hülse 67 keinerlei Bördelung besitzt, wobei der Ansatz 83 an der stirnseitigen Anlage 95 abgestützt ist.

1: Arretierelement
2: Gehäuse
3: Außengewinde
4: Längsachse
5: Ausnehmung
6: Stirnseite
7: Hülse
8: Bördelung
9: Innenwandung
10: Wälzlagerung
11: Arretierbolzen
12: Führungsteil
13: Mantelfläche
14: Sacklochbohrung
15: Boden
16: Druckfeder
17: Ausnehmung
18: Wälzkörper
19: Rastelement
20: Mittelachse
21: Umbördelung
22: Käfig
23: Ansatz
24: Abkantung
25: Umbördelung
26: Lagesicherung
31: Arretierelement
32: Gehäuse
33: Doppelung
37: Hülse
39: Innenwandung
41: Arretierbolzen
42: Führungsteil
52: Käfig
53: Ansatz
54: Abkantung
56: Lagesicherung
57: Sechskant
61: Arretierelement
62: Gehäuse
64: Längsachse
65: Ausnehmung
67: Hülse
69: Innenwandung
70: Wälzlagerung
72: Führungsteil
73: Mantelfläche
74: Innenkontur
75: Bördelung
76: Lagesicherung
81: Doppelung
82: Käfig
83: Ansatz
84: Endabschnitt
85: Bördelung
86: Lagesicherung
95: Anlage
96: Lagesicherung

Claims

Arretierelement (1, 31, 61) zur Sicherung von Verstellpositionen eines axial verschiebbaren und/oder schwenkbaren Stellelementes, insbesondere für ein Schaltgestänge eines Fahrzeuggetriebes, mit einem in eine Ausnehmung eingreifenden Rastelement (19), das in ein Führungsteil (12, 42, 72) eines Arretierbolzens (11, 41) stirnseitig eingesetzt ist, wobei der Arretierbolzen (11, 41) mittels einer Wälzlagerung (10), bestehend aus in einem Käfig (22, 52, 82) geführten und zwischen dem Führungsteil (12, 42, 72) und einer im Gehäuse (2, 32, 62) eingesetzten Hülse (7, 37, 67) abrollenden Wälzkörpern axial verschiebbar ist und wobei eine Druckfeder (16) zwischen dem Führungsteil (12, 42, 72) und einem Boden (15) eines den Arretierbolzen (11, 41) umschließenden Gehäuses (2, 32, 62) vorgesehen ist, sowie eine Lagesicherung (26, 56, 76, 86, 96) für den Arretierbolzen (11, 41) und dabei die Lagesicherung (26, 56, 76, 86, 96) aus einer radial nach außen gerichteten Abkantung am zum Boden zeigenden Ende des Führungsteils (12, 42) gebildet ist, wobei die Abkantung an dem Käfig (22, 52) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagesicherung (26, 56, 76, 86, 96) wenigstens einen radial nach außen gerichteten Ansatz (23, 53, 83) des Käfigs (22, 52) aufweist, wobei der Ansatz (23, 53, 83) an der Hülse (7, 37, 67) verschnappt ist und dabei der Ansatz (23, 53, 83) in einem Freiraum zwischen Hülse (7, 37, 67) und Boden an der Hülse (7, 37, 67) anliegt.
Arretierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (23) und die Abkantung (24) in axialer Richtung gestuft angeordnet sind.
Arretierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagesicherung (76, 86, 96) einen konisch nach außen weisenden Endabschnitt (84) des Führungsteils (72) aufweist, der am Ansatz (83) des Käfigs (82) anliegt und der Außendurchmesser des Endabschnitts (84) einem Durchmesser einer Innenwandung (69) oder einer Bördelung (85) des Führungsteils (72) entspricht.
Arretierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zueinander versetzte Anordnung des Ansatzes (53) und der Abkantung (54) vorgesehen ist.
Arretierelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (23, 83) am Käfig (22) und die Abkantung (24, 54) oder der Endabschnitt (84) am Führungsteil (12, 72) radial umlaufend angeordnet sind.
Arretierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine periodisch wechselnde Anordnung des Ansatzes (23, 53) und der Abkantung (24, 54) vorgesehen ist.
Arretierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Erstreckung des Ansatzes (23, 53) und der Abkantung (24, 54) zumindest die halbe Wandstärke des Bauteils überdeckt, auf dem der Ansatz (23, 53) und die Abkantung (24, 54) abgestützt sind.
Arretierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (7, 67) mit einer Bördelung (25, 75) versehen ist, auf der der Ansatz (23, 83) abgestützt ist.
Arretierelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (82) im Bereich des Ansatzes (83) eine sich zum freien Ende aufweitende konische Innenkontur (74) besitzt.
Arretierelement nach Anspruch 3 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (83) linienberührt am Endabschnitt (84) des Führungsteils (72) anliegt.
Arretierelement nach einem der Ansprüche 3, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (84) unter einem Winkel von ca. 45° zu einer Längsachse (64) geneigt ist und die Innenkontur (74) eine Neigung von ca. 10° zur Längsachse (64) besitzt.