CN107548342A - 使用纤维复合材料制造换挡拨叉的方法及相应的换挡拨叉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种使用纤维复合材料制造换挡拨叉(1)的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将纤维、由纤维组成的无纬织物或由纤维组成的梭织织物作为支撑结构插入换挡拨叉(1)形状的注塑阴模中；将塑料注入和/或压入到所述注塑阴模中；用塑料包塑所述支撑结构，其中塑料是用于纤维、无纬织物或梭织织物的基质。

Description

使用纤维复合材料制造换挡拨叉的方法及相应的换挡拨叉
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前述部分所述的方法、根据权利要求7所述的换挡拨叉以及根据权利要求9所述的用途。
背景技术
在现有技术中，已知并常见各种不同类型的换挡拨叉。
参阅现有技术所知的换挡拨叉由金属板、金属丝或铸造材料制成。其缺陷在于，金属的换挡拨叉具有很高的自重并且在制造方面造价不菲。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中的缺陷，提出一种制造换挡拨叉的方法，该方法能够以足够的稳定性和低廉的成本制造低重量的换挡拨叉。
为达成上述目的，本发明提出权利要求1的特征部分。
本发明涉及将纤维复合材料用于制造换挡拨叉。
纤维复合材料有别于纤维塑料复合物。纤维塑料复合物是一种由组成的材料增强纤维和塑料基质组成的材料。该基质包覆松散的纤维，这些纤维通过粘附力或粘结力粘合到基质上。纤维塑料复合物的弹性特性取决于纤维的取向。倘若不具有包覆纤维的基质材料，则无法利用取向或无取向增强纤维的高比强度和硬度。首先，通过适当组合纤维和基质材料产生新的结构材料。纤维有取向地布置于纤维塑料复合物中或者无取向而松散地布置于基质中。
相反，纤维复合材料通常由两种主要组分组成，即嵌入基质以及增强纤维结构。在此情形下，纤维并未无取向地布置于基质中，而是以特定方式布置成无纬织物(Gelege)或梭织织物(Gewebe)的形式。由此，能够获得尤其良好的纤维复合材料用于制造诸如换挡拨叉等构件的使用性。通过两个组分织物与基质的相互作用，与两种单独参与的组分中任一组分相比而且与由松散的纤维和包覆的塑料基质组成的纤维复合材料相比，这种纤维复合材料获得更高的品质性状。
纤维复合材料也由基质和纤维组成，其中纤维能够布置成所谓的梭织织物或无纬织物的形式。由基质嵌入/包覆梭织织物或无纬织物。基质材料是聚合塑料，诸如热固性塑料、弹性体或热塑性材料。
由于纤维能够根据应力取向并且按其密度调整，借助相应的制造方法生产定制的构件。为了影响不同方向上的坚固性，而非单根纤维的强度，使用在触及基质之前制成的梭织织物或无纬织物。此外，还能够利用松散纤维增强包覆织物的基质。
用于换挡拨叉的梭织织物或无纬织物的特征在于预先批量生产织物结构。在此情形下，织物结构沿预期负荷的方向敷设，这样诸如加强件的支撑元件以及诸如衬套的封闭元件就能形成换挡拨叉的总体复合结构。
在织物中整合各个功能元件，诸如金属或由其他塑料组成的衬套或者传动件和/或接合处和/或局部加强件。
在包塑过程中，这些功能元件连同织物被基质材料完全或仅部分包覆。在工艺链中接着是对纤维复合物换挡拨叉的进一步机械处理和/或接合过程。
在根据本发明的使用纤维复合材料制造换挡拨叉的方法中进行以下步骤：首先，将支撑结构插入换挡拨叉形状的注塑阴模。所述支撑结构在此特指布置为梭织织物或无纬织物的纤维。无纬织物本身可能已包覆有基质材料(有机板材)。
注塑阴模理解为中空模具，其显示出对应于换挡拨叉的凸形状的凹腔。这又意味着，在将注塑阴模填塞基质塑料时，形成具有理想形状的换挡拨叉，具体方式是，包塑梭织织物/无纬织物。
在另一个步骤中，所述支撑结构被塑料包塑，其中塑料是纤维的基质或者由纤维组成的无纬织物或由纤维组成的梭织织物。所述支撑结构承担支撑功能，用于承受例如手动变速器或双离合变速器在换挡时产生的负荷。
仅采用塑料，稳固性通常不足以承受持续负荷。硬度较高的塑料极其昂贵，因此不适于解决上述问题。
所述支撑结构或织物结构能够由玻璃纤维、物料纤维、碳纤维、天然纤维、陶瓷纤维或金属纤维组成。
优选地，使用具有由玻璃纤维或碳纤维组成的短纤维或长纤维的塑料作为根据本发明所述的塑料。
然而，另外也能够在根据本发明的换挡拨叉中使用增强构件刚度的接片作为支撑结构。
结果，获得上述支撑结构包塑有塑料的纤维复合材料。
根据本发明，纤维复合材料由增强纤维和包覆纤维的塑料基质组成。通过使用所述纤维复合材料，稍后将获得的换挡拨叉的特性能够受到特别有利的影响。根据使用何种纤维以及这些纤维如何以梭织织物或无纬织物形式布置于纤维复合材料中，换挡拨叉能够在某些位置具备弹性而在其他位置具备刚性。因此，换挡拨叉能够最佳适应于使用要求。
所述支撑结构主要沿纤维方向取向，这样形成的纤维复合材料的特性就取决于方向。针对由纤维组成的梭织织物和/或由纤维组成的无纬织物，能够进行使用者定向的预先批量生产，这又会进一步节约成本。其原因在于，根据换挡拨叉的模型，能够有针对性地支撑确定的应力范围并且有针对性地推导出所产生的力。
为了获得纤维复合材料的非方向性特性，有目的性地采用纤维沿不同方向相互结构化的织物。通过包塑由纤维组成的梭织织物和/或由纤维组成的无纬织物，产生全新的影响换挡拨叉特性的可行途径。
可能适用的塑料包括诸如聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚砜(PSU)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺(PA)等热塑性材料以及热固性材料。
如上所述，在将支撑结构插入注塑阴模之前、之中或之后还注入或压入塑料。在此情形下，优选地，所述支撑结构包塑有塑料。
随后，从注塑阴模中取出换挡拨叉并且对其做进一步处理。在此情形下，能够进行钻孔、磨削或类似处理，以使换挡拨叉适应于使用者的个别需求。
此外，在根据本发明的换挡拨叉中，能够将滑座插入注塑阴模中。另外，还能够将包塑有塑料的诸如金属板或金属丝插件或者金属板-金属丝结构的加强件插入注塑阴模中，之后注入塑料并且制成换挡拨叉。还可考虑，例如，将衬套在事先定义的位置布置于注塑阴模中并且相应至少部分被基质(即塑料)固定包塑或封压。
举例而言，所述支撑结构能够配置成支撑所述滑座。这具体表示，例如，能够采用长纤维支撑结构或织物以环绕方式支撑滑座。除滑座之外，还能够将换挡叉轴插座插入注塑阴模中。
除使用纤维复合材料制造换挡拨叉的方法之外，本发明还要求保护所述换挡拨叉。如上所述，这种换挡拨叉包括由纤维复合材料组成的主体。此外，所述换挡拨叉在其主体中具有注入的滑座和/或换挡叉轴插座。
附图说明
通过以下优选实施方案的描述并参照附图对本实用新型的其他优点、特征和细节加以阐述。
图1示出从斜上方观看根据本发明的根据本发明1的透视图；
图2示出根据本发明的换挡拨叉1的水平视图，其中能够看到两个外支腿8和9的侧面；
图3示出根据本发明的换挡拨叉的垂直俯视图；
图4示出根据本发明的换挡拨叉1的水平视图，其中能够看到外支腿8。
具体实施方式
图1示出根据本发明的换挡拨叉1与局部表示的换挡叉轴2。换挡拨叉1具有叉体6和叉状滑座7。叉体6分成两个外支腿8和9。叉状滑座7分成两个内支腿10和11。外支腿8和9与内支腿10和11由塑料一体成型。这意味着，它们在一个步骤中由挤出机挤压成型。此外，在后续附图中详细描述外支腿8和9以及内支腿10和11的细节。
叉体6包括衬套状换挡叉轴插座4。换挡叉轴插座4在面向换挡叉轴2的一侧上装备有轴承5，换挡叉轴插座4经由该轴承容纳换挡叉轴2。
此外，换挡叉轴插座4包括换挡臂3。换挡臂3设计成U形并且相应包括两个接片12.1和12.2。这两个接片12.1和12.2在其各自的內缘i1和i2处整平。
换挡臂3以横向于换挡叉轴2成一定倾斜角的方式置于换挡叉轴插座4的超出端U2上。这一点在图2、图3和图4中更为详尽的示出。
在图2中显示根据本发明的换挡拨叉1的水平侧视图，其中从侧面观看叉体6和叉状滑座7。
叉体6转变成两个外支腿8和9。叉状滑座7转变成两个内支腿10和11。
叉体6与叉状滑座7经由三个拨叉片13.1、13.2和13.3相连接。在拨叉片13.1、13.2和13.3之间存在相应的腔室17.1、17.2、17.3和17.4。
此外，相应的外支腿8或9与内支腿10或11之间存在连接部分。对此，外支腿8和9具有外腿槽16.1和16.2，并且内支腿10和11具有内腿槽15.1和15.2。外腿槽16.1、16.2与内腿槽15.1、15.2具有约90°的张角。内支腿10和11以及外支腿8和9如此成型，即它们以形状配合的方式嵌入各自的内腿槽15.1和15.2或者各自的外腿槽16.1和16.2中。
此外，内支腿10和11在延伸到外支腿8和9的一侧上具有接触面14.1或14.2。
在接触面14.1或14.2因外支腿8和9与内支腿10和11分开而终止的位置，开始出现渐尖的腔室17.1或17.4。
内支腿10和11在它们相向的侧面包括整圆的內缘18.1和18.2。
叉状滑座7与其内支腿10和11具有半圆形状，其中内支腿10和11的长度略大于假想圆等分线的长度。
同样，可以看出U形换挡臂3与其接片12.1和12.2，这些接片以横向于换挡叉轴2成一定斜角的方式布置于换挡叉轴插座4的超出端U2上。接片12.1和12.2的两个內缘i1和i2被整平。
轴承5呈环形布置于换挡叉轴2与换挡叉轴插座4之间。
图3示出根据本发明的换挡拨叉1的俯视图。在该图中可以看出，换挡叉轴插座4比叉体6的最宽处宽出超出端U1和超出端U2的长度，该叉体的最宽处由主片19.1、19.2、19.3和19.4界定。在此情形下，超出端U1的长度小于超出端U2的长度，因为换挡臂3布置于超出端U2上。
此外，还可看出，叉体6过渡到外支腿8和9，逐渐收窄了宽度B1和B2。外支腿8和9通过彼此逐渐收窄而未相触的主片19.1、19.2、19.3和19.4的方式置于两侧。
在外支腿8的主片19.1与19.2之间存在三个星形片20.1、20.2和20.3。同样，在另一个外支腿9的主片19.3与19.4之间也存在三个星形片20.4、20.5和20.6。在图4中更加详尽地说明这些星形片。
图4示出换挡拨叉1的外支腿8的视图。在该图中明显可以看出三个星形片20.1、20.2和20.3与其管状基体。
星形片20.1具有三个放射状突起。这三个放射状突起中的两个放射状突起沿换挡拨叉轴2的方向延伸并且在两侧转入各自的主片19.1或19.2。第三个放射状突起首先构成两个到主片19.1和19.2的十字形连接部分，然后延伸至支腿尖端22.1，第三个放射状突起在该支腿尖端的区域内与两个主片19.1和19.2熔合。
支腿尖端22.1以及因图像限制而无法看到的对置支腿尖端22.2具有貌似截断一样的平头。
星形片20.2具有五个放射状突起。这些放射状突起中的两个放射状突起沿支腿尖端22.1的方向倾斜延伸，然后转入各自的主片19.1或19.2。另外三个放射状突起沿反向朝向换挡拨叉轴2延伸。右侧的放射状突起转入主片19.2，左侧的放射状突起转入主片19.1。中间的放射状突起径直向换挡叉轴2的方向延伸并且形成到星形片20.3的连接部分。
星形片20.3包括八个放射状突起。这些放射状突起分别以约45°的角距环绕星形片20.3布置。在这八个放射状突起中，外面三个分别转入相应两侧的主片19.1或19.2。沿支腿尖端22.1的方向显示的放射状突起形成到布置在其下方的星形片20.2的连接部分。相反的放射状突起贴合在换挡叉轴插座4的圆形部分上，以便该放射状突起在一定程度上围绕该圆形部分。
通过类似的方式，主片19.1、19.2、19.3和19.4也围住换挡叉轴插座4。
星形片20.1、20.2、20.3、30.4、20.5和20.6共同在相应的主片19.1、19.2、19.3与19.4之间构成蜂窝状稳定结构。
在彼此向支腿尖端22.1的方向逐渐收窄的主片19.1和19.2的外侧上分别布置有翼片21.1和21.2。两个翼片21.1和21.2的外缘相互平行地延伸至支腿尖端22.1的区域，使得这一个外支腿8不会因逐渐收窄的主片19.1和19.2而变细。通过翼片21.1和21.2阻止外支腿8或9收窄宽度B1和B2。翼片21.1和21.2的最初互相平行延伸的外缘在支腿尖端22.1的区域内呈弓形缩窄，这样它们就分别贴合在支腿尖端22.1的平头的边缘。
在此对图4中示出的外支腿8的描述同样适用于类似配置的另一个外支腿9。两个外支腿8和9呈镜像对称构造。
附图标记列表
1 换挡拨叉
2 换挡叉轴
3 换挡臂
4 换挡叉轴插座
5 轴承
6 叉体
7 滑座
8 外支腿
9 外支腿
10 内支腿
11 内支腿
12.1,12.2 接片
13.1,13.2,13.3 拨叉片
14.1,14.2 接触面
15.1,15.2 内腿槽
16.1,16.2 外腿槽
17.1,17.2,17.3,17.4 腔室
18.1,18.2 内缘
19.1,19.2,19.3,19.3 主片
20.1,20.2,20.3,20.4,20.5,20.6 星形片
21.1,21.2,21.3,21.4 翼片
22.1,22.2 支腿尖端
U1,U2 超出端
i1,i2 內缘
B1,B2 宽度

Claims (10)

1.一种使用纤维复合材料制造换挡拨叉(1)的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-将纤维、由纤维组成的无纬织物或由纤维组成的梭织织物作为支撑结构插入换挡拨叉(1)形状的注塑阴模中；
-将塑料注入和/或压入到所述注塑阴模中；
-用塑料包塑所述支撑结构，其中塑料是用于纤维、无纬织物或梭织织物的基质。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，随后从所述注塑阴模中取出换挡拨叉(1)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，随后进一步处理所述换挡拨叉。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将滑座(7)、局部加强件或传动件插入所述注塑阴模中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述支撑结构配置成支撑所述滑座(7)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将衬套形式的换挡叉轴插座(4)插入所述注塑阴模中。
7.一种用于机动车变速器的换挡拨叉(1)，其特征在于，该换挡拨叉包括由纤维复合材料组成的主体，其中设置纤维、由纤维组成的无纬织物或由纤维组成梭织织物作为支撑结构并且该支撑结构包塑有塑料，其中塑料是用于纤维、无纬织物或梭织织物的基质，其中设置叉体(6)和叉状滑座(7)，所述叉体(6)分成两个外支腿(8,9)，其中所述叉状滑座(7)分成两个内支腿(10,11)并且两个外支腿(8,9)与内支腿(10,11)由塑料一体成型，其中所述叉体(6)包括衬套状换挡叉轴插座(4)并且该换挡叉轴插座(4)在面向换挡叉轴(2)的一侧上装备有轴承(5)，所述换挡叉轴插座(4)经由该轴承容纳换挡叉轴(2)，其中所述换挡叉轴插座(4)包括换挡臂(3)，并且该换挡臂(3)呈U形且具有两个接片(12.1,12.2)，这两个接片在其各自的內缘(i1,i2)处彼此相对整平，其中所述换挡臂(3)以横向于所述换挡叉轴(2)成一定倾斜角的方式置于所述换挡叉轴插座(4)的超出端(U2)上，其中所述叉体(6)转变成两个外支腿(8,9)并且所述叉状滑座(7)转变成两个内支腿(10,11)，其中所述叉体(6)与所述叉状滑座(7)经由三个拨叉片(13.1,13.2,13.3)相连接并且在所述拨叉片(13.1,13.2,13.3)之间存在相应的腔室(17.1,17.2,17.3,17.4)，其中相应的外支腿(8,9)与内支腿(10,11)之间存在连接部分，其中所述外支腿(8,9)具有外腿槽(16.1,16.2)并且所述内支腿(10,11)具有内腿槽(15.1,15.2)，并且所述外腿槽(16.1,16.2)与所述内腿槽(15.1,15.2)具有约90°的张角，其中所述内支腿(10,11)和所述外支腿(8,9)以形状配合的方式嵌入各自的内腿槽(15.1,15.2)和/或各自的外腿槽(16.1,16.2)中，并且所述内支腿(10,11)在延伸到所述外支腿(8,9)的一侧上具有接触面(14.1,14.2)，并且所述换挡叉轴插座(4)比所述叉体(6)的最宽处宽超出端(U1)和超出端(U2)的长度，所述叉体的最宽处由主片(19.1,19.2,19.3,19.4)界定。
8.根据权利要求7所述的换挡拨叉(1)，其特征在于，滑座(7)和/或换挡叉轴插座(4)被注塑到所述主体中。
9.根据权利要求7所述的换挡拨叉(1)，其特征在于，由金属丝和/或塑料制成的局部加强件被注塑和/或包塑到所述主体中。
10.根据权利要求7所述的换挡拨叉(1)，其特征在于，不使用换挡叉轴插座(4)和轴承(5)，而是换挡叉轴(2)与换挡拨叉(1)的主体被注塑成整体构件。
CN201680010864.9A 2015-03-02 2016-02-29 使用纤维复合材料制造换挡拨叉的方法及相应的换挡拨叉 Active CN107548342B (zh)

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