DE10045506A1

DE10045506A1 - Schaltgabel zum Einsatz in Getrieben, insbes. in PKW-Getrieben

Info

Publication number: DE10045506A1
Application number: DE10045506A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Grohnert; Heinrich Ueberacker; Gerhard Voelpert
Original assignee: LUNKE VENTRA AUTOMOTIVE GmbH
Current assignee: Metalsa Automotive GmbH
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2001-07-12
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: DE10045506B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltgabel zum Einsatz in Getrieben, insbesondere in PKW-Getrieben, mit einem Grundkörper, der Schaltarme zum Ansteuern einer im Getriebe anzuordnenden Schaltmuffe aufweist, einer Schaltschiene, die für eine Lagerung und Führung in einem Gehäuse des Getriebes vorgesehen ist, und einem an der Schaltschiene angeordneten Schaltgabelmitnehmer sowie einem Verfahren zur Herstellung einer Schaltgabel zum Einsatz in Getrieben, insbesondere in PKW-Getrieben. Um eine Schaltgabel zum Einsatz in Getrieben sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltgabel zum Einsatz in Getrieben bereitzustellen, die bzw. das eine einfacherere und kostengünstigere Herstellung von Schaltgabeln erlaubt, werden hinsichtlich des Verfahrens Grundkörper, der Schaltarme zum Ansteuern einem Getriebe anzuordnenden Schaltmuffe aufweist und eine Schaltschiene, die für eine Lagerung und Führung in einem Gehäuse des Getriebes vorgesehen ist, jeweils in einem Stanz- und Preßverfahren hergestellt und durch Laserschweißen miteinander verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltgabel zum Einsatz in Ge trieben, insbesondere in PKW-Getrieben, mit

- einem Grundkörper, der Schaltarme zum Ansteuern einer im Getriebe anzuordnenden Schaltmuffe aufweist,
- einer Schaltschiene, die für eine Lagerung und Führung in einem Gehäuse des Getriebes vorgesehen ist, und
- einem an der Schaltschiene angeordneten Schaltgabel mitnehmer

sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltgabel zum Einsatz in Getrieben, insbesondere in PKW-Getrieben.

Schaltgabeln sowie Verfahren zur Herstellung von Schaltga beln sind an sich bekannt. So werden seit Jahren Schaltga beln mittels bekannter Gießverfahren aus Guß hergestellt. Diese werden im Verschleißbereich mit Stahlteilen kombi niert, wobei die Verbindung generell genietet ausgeführt ist. Zur Herstellung derartiger Schaltgabeln müssen jedoch aufwendige Gußformen angefertigt werden. Zudem ist ein nach trägliches Bearbeiten der Gußteile auf Fertigmaß erforder lich. Verfahrenstechnisch aufwendig ist des weiteren das Verbinden von Guß- und Stahlteilen durch Nieten.

Bekannte Schaltgabeln aus Stahl werden aus einzelnen Blech teilen gefertigt, die durch CO₂-Schweißung miteinander ver bunden werden. Die Einzelteile der Schaltgabel weisen ein Aufmaß auf und müssen nach der Schweißung bearbeitet werden, um auf Fertigteilmaße gebracht zu werden. Als besonders nachteilig wirkt sich das notwendige Schweißen auf den Her stellungsprozeß aus. Durch die Wärmeeinwirkung beim Schwei ßen entsteht ein starker Verzug der Einzelteile, was ein nachträgliches Richten der Schaltgabel erforderlich macht.

Zudem müssen die sich am Werkstück verteilenden Schweiß spritzer nachträglich entfernt werden.

An der Schaltgabel anzubringende Führungen können erst im Anschluß an die Schweißung angebracht werden, da die Wärme einwirkung zur Zerstörung derartiger Führungen führt. Das Herstellen bzw. Anbringen der Führungen beispielsweise durch Kunststoffumspritzen erfordert daher aufwendige Spritzwerk zeuge, da die gesamte Schaltgabel und nicht nur deren Ein zelteile in einer entsprechenden Vorrichtung angeordnet werden müssen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Schalt gabel zum Einsatz in Getrieben sowie ein Verfahren zur Her stellung einer Schaltgabel zum Einsatz in Getrieben bereit zustellen, die bzw. das eine einfachere und kostengünstigere Herstellung von Schaltgabeln erlaubt.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltgabel zum Einsatz in Getrieben, insbesondere in PKW-Getrieben gelöst, wobei

- ein Grundkörper, der Schaltarme zum Ansteuern einer im Getriebe anzuordnenden Schaltmuffe aufweist und
- eine Schaltschiene, die für eine Lagerung und Führung in einem Gehäuse des Getriebes vorgesehen ist

jeweils in einem Stanz- und Preßverfahren hergestellt und durch Laserschweißen miteinander verbunden werden.

Das Laserschweißen erzeugt einen nur sehr geringen Wärme einfluß in den Einzelteilen der Schaltgabel. Dadurch wird ein Verzug der Einzelteile oder der fertigen Schaltgabel wirksam vermieden, so daß ein nachträgliches Richten der Schaltgabel überflüssig ist.

Ein weiterer Vorteil des Laserschweißens und des daraus resultierenden geringeren Wärmeeinflusses ist darin zu se hen, daß Gefügeänderungen, die die Materialeigenschaften negativ beeinflussen können, nur in einem sehr begrenzten Bereich um die Schweißstelle auftreten.

Grundsätzlich ist es möglich, die Schaltschiene einteilig mit einer Vorrichtung zur Betätigung der Schaltschiene aus zubilden. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfin dung wird jedoch ein Schaltgabelmitnehmer in einem Stanz- und Preßverfahren hergestellt und durch Laserschweißen mit der Schaltschiene verbunden. Das nachträgliche Verbinden des Schaltgabelmitnehmers mit der Schaltschiene ermöglicht eine einfachere und preiswertere Herstellung der Schaltgabel, da auf kompliziert ausgebildete Stanz- und Preßwerkzeuge zur Herstellung eines einteilig mit der Schaltschiene ausge bildeten Schaltgabelmitnehmers verzichtet werden kann. Die Reihenfolge in der die Schaltschiene, der Schaltgabelmitneh mer und der Grundkörper miteinander verbunden werden, ist dabei frei wählbar.

Grundsätzlich können zur Herstellung der Schaltschiene, des Schaltgabelmitnehmers und des Grundkörpers alle Materialien verwendet werden, die zum Einsatz in einem Stanzverfahren geeignet sind und sich durch Laserschweißen miteinander ver binden lassen. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Schaltschiene und/oder der Grundkörper und/oder der Schaltgabelmitnehmer jedoch aus Stahlblech hergestellt. Dieses Material eignet sich besonders zur ko stengünstigen Herstellung Fertigteilmaß aufweisender Ein zelteile sowie zur Laserschweißung. Als besonders vorteil haft hat sich das Verfahren der Feinteil-Stanzung herausge stellt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden vor dem Laserschweißen an den Enden der Schaltschiene Schalt schienenführungen befestigt. Aufgrund des geringen Wärme einflusses beim Laserschweißen und der Verwendung bereits Fertigteilmaß aufweisender Einzelteile, die eine Nachbear beitung der Schaltgabel überflüssig machen, können die Schaltschienenführungen schon vor dem Zusammenbau der Schalt gabel an der Schaltschiene angebracht werden. Hierdurch wird die Herstellung vereinfacht, da auf komplizierte Vorrichtun gen zur nachträglichen Anbringung der Schaltschienenführun gen verzichtet werden kann.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Schaltschienenführungen aus Kunststoff gebildet. Diese kön nen beispielsweise auf die Enden der Schaltschiene aufge klebt, aufgeschrumpft oder aufgespritzt sein. Der geringe Wärmeeinfluß beim Laserschweißen verhindert, daß der Kunst stoff schmilzt oder die Schaltschienenführungen ihre Form verlieren. Zudem ist bei der Herstellung der Schaltschienen führung in einem Kunststoffspritzvorgang kein aufwendiges Spritzwerkzeug erforderlich, da nicht die gesamte Schaltga bel, sondern nur die Schaltschiene den Kunststoffspritzvor gang durchläuft.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden vor dem Laser schweißen an den Enden des Grundkörpers Schaltpatten be festigt. Auch hier werden durch die Möglichkeit, die Schalt patten schon vor dem Schweißvorgang anzubringen, die Her stellungskosten reduziert, da auf aufwendiges Werkzeug zur Anbringung der Schaltpatten an der Schaltgabel verzichtet werden kann.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden der Grundkörper und/oder der Schaltgabelmitnehmer und/oder die Schaltschiene vor dem Verbinden durch Laserschweißen im wesentlichen fertig bearbeitet. Aufgrund des geringen Wärmeeinflusses beim Laserschweißen, wodurch ein irreversibler Verzug der Einzelteile vermieden wird, ist es möglich, die Einzelteile den Fertigteilmaßen der Schaltgabel entsprechend im Stanz- und Preßverfahren herzustellen. Ein nachträgliches Bearbeiten der Schaltgabel auf Fertigteilmaß kann somit entfallen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden der Grundkörper und die Schaltschiene im wesentlichen quer bzw. kreuzförmig zueinander angeordnet. Eine derartige Anordnung erhöht die Stabilität der fertiggestellten Schaltgabel, da Querkräfte entlang der Anschlagflächen des Grundkörpers und der Schaltschiene vermieden werden können.

Die oben gestellte Aufgabe wird hinsichtlich der Schaltgabel durch eine Schaltgabel gelöst, bei der der Grundkörper und die Schaltschiene durch eine Laserschweißnaht miteinander verbunden sind. Die Laserschweißnaht zeichnet sich dabei durch die hohe Bindungswirkung zwischen dem Grundkörper und der Schaltschiene aus. Zudem kann auf Fremdmaterial, wie dies beispielsweise beim Eletrodenschweißen der Fall ist, verzichtet werden. Der Grundkörper dient bei der erfindungs gemäßen Vorrichtung dazu, in eine im Getriebe angeordnete Schaltmuffe einzugreifen und diese zu verschieben. Zur Füh rung der Schaltgabel dient die Schaltschiene, die im Getrie begehäuse gelagert ist. Zur Betätigung der Schaltgabel weist die Schaltschiene einen Schaltgabelmitnehmer auf, der mit einer entsprechend ausgebildeten Betätigungsvorrichtung zu sammenwirkt.

Grundsätzlich ist es möglich, die Schaltgabel und den Schaltgabelmitnehmer einteilig auszubilden oder diesen be liebig an der Schaltschiene zu befestigen. Nach einer vor teilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Schaltgabel mitnehmer jedoch durch eine Laserschweißnaht mit der Schaltschiene verbunden. Eine derartig ausgebildete Schaltgabel zeichnet sich insbesondere durch die geringen Herstellungs kosten aus, wobei die Laserschweißnaht die zuverlässige Übertragung aller auftretenden Kräfte gewährleistet.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Schaltschiene und/oder der Grundkörper und/oder der Schaltgabelmitnehmer aus Stahlblech gebildet. Stahlblech zeichnet sich insbesondere durch seine geringen Material kosten sowie hohe Festigkeit aus und ermöglicht somit die kostengünstige Herstellung stabiler Schaltgabeln.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind an den Enden des Grundkörpers Schaltpatten befestigt. Die Verwendung separa ter Schaltpatten ermöglicht die Auswahl des optimalen Gleit partners für die Oberfläche der Schaltmuffe. Zudem kann auf einfache Weise eine Größenanpassung der Schaltpatten an die Größe der Schaltmuffe vorgenommen werden, so daß eine ein fache Herstellung eines spielfreien Eingriffs gewährleistet ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Schaltpatten aus Kunststoff gebildet. Diese zeichnen sich insbesondere durch die geringen Materialkosten aus. Zudem können diese in einfacher Weise beispielsweise durch Auf kleben, Aufschrumpfen oder Aufspritzen an den Enden des Grundkörpers befestigt werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind an den Enden der Schaltschiene Schaltschienenführungen befestigt. Die Verwendung separater an den Enden der Schaltschienen an bringbarer Schaltschienenführungen ermöglicht eine vom Mate rial der Schaltschiene abweichende Materialwahl, so daß eine zur Aufnahme in einem Gehäuse eines Getriebes korrespondie render Gleitpartner gewählt werden kann.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Schaltschie nenführung aus Kunststoff gebildet. Die Verwendung von Kunststoff ermöglicht eine kostengünstige Herstellung der Schaltschienenführung, die beispielsweise durch Ankleben, Aufschrumpfen oder Aufspritzen in einfacher Weise an den Enden der Schaltschiene befestigt werden kann.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Schaltschienenführungen als Sinterhülsen ausgebildet. Die Verwendung von Sinterhülsen als Schaltschienenführung erlaubt es auf aufwendiges Spritzwerkzeug, wie es beispiels weise bei der Herstellung von aufgespritzten Schaltschienen führungen benötigt wird, zu verzichten. Zudem weisen die Sinterhülsen gute Notlaufeigenschaften auf, wodurch die Le benszeit des Getriebes insbesondere beim Ausfall einer Schmierung gesteigert wird.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausfüh rungsform einer erfindungsgemäßen Schaltgabel;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Aus führungsform einer erfindungsgemäßen Schaltgabel;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer dritten Aus führungsform einer erfindungsgemäßen Schaltgabel;

Fig. 4 eine Vorderansicht eines Endes einer Schaltschie ne mit einer daran angeordneten Sinterhülse;

Fig. 4a eine Seitenansicht auf das Ende der Schaltschiene mit daran angeordneter Sinterhülse von Fig. 4 und

Fig. 4b eine Draufsicht auf das Ende der Schaltschiene mit daran angeordneter Sinterhülse von Fig. 4.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Schaltgabeln 1, 1', 1" dienen in einem hier nicht dargestellten Getriebe zum Auswählen einer gewünschten Getriebestufe. Durch Verschieben einer Schaltgabel 1, 1', 1" in Längsrichtung der jeweiligen Schaltschiene 2 kann zwischen drei verschiedenen Getrie bestufen gewechselt werden.

In der Ausgangsstellung befinden sich die Schaltgabeln 1, 1', 1" in einer neutralen Stellung, von der aus der ge wünschte Gang durch Verschieben der Schaltgabel 1, 1', 1" ausgewählt werden kann. Mit der in Fig. 1 dargestellten Schaltgabel 1 kann zwischen dem dritten und vierten Gang gewechselt werden. Die in Fig. 2 dargestellte Schaltgabel 1' dient zum Auswählen des ersten oder zweiten Gangs. Die in Fig. 3 dargestellte Schaltgabel 1" erlaubt das Wechseln zwischen dem fünften und dem Rückwärtsgang. Aufgrund der Übereinstimmung wesentlicher Merkmale der drei in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Schaltgabeln 1, 1', 1" wird die Beschreibung der Schaltgabeln, 1, 1', 1" gemeinsam vor genommen.

Die Schaltgabeln 1, 1', 1" bestehen aus einer Schaltschiene 2, 2', 2", einem Schaltgabelmitnehmer 3, 3', 3" und einem U-förmigen Grundkörper 4, 4', 4" zum Ansteuern einer hier nicht dargestellten Schaltmuffe. Die Schaltschiene 2, 2', 2", der Schaltgabelmitnehmer 3, 3', 3" und der U-förmige Grundkörper 4, 4', 4" bestehen aus Stahlblech und sind durch Feinteilstanzung hergestellt. Die Stanzmaße entspre chen dabei den Fertigteilmaßen. An ihren Anlageflächen wer den die Schaltschiene 2, 2', 2", der Schaltschienenmitneh mer 3, 3', 3" und der U-förmige Grundkörper 4, 4', 4" durch Laserschweißen miteinander verbunden.

Die Enden der Schaltschienen 2, 2', 2" weisen vor dem Schweißvorgang vorzugsweise durch im Spritzvorgang ange brachte Kunststoffkappen 5 auf, die die Gleiteigenschaften der Schaltgabel 1, 1', 1" in den entsprechenden hier nicht dargestellten Führungen eines Getriebegehäuses verbessern.

Die in den Zeichnungen dargestellten Nuten 11, 11', 11" an den Oberflächen der Kunststoffkappe 5, 5', 5" bilden mit den hier nicht dargestellten Innenseiten der Führungen im Getriebegehäuse einen Schmiermittelpfad, durch den in den Führungen angeordnetes Schmiermittel verdrängt werden kann.

Neben der Verwendung von Kunststoffkappen 5, 5', 5" können alternativ Hülsen 6 aus Sintermetall verwendet werden, die auf die Enden 7a der Schaltschiene 2a aufgepresst sind oder die entsprechend der Darstellungen in den Fig. 4 bis 4b auf den Enden der Schaltschiene 2a sowohl verdrehsicher als auch in axialer Richtung gesichert angeordnet sind.

Zur axialen Sicherung der Hülse 6 weist das Ende 7a der Schaltschiene 2a in dem hier dargestellten Ausführungsbei spiel eine Bohrung 12 auf, die nach dem Anordnen der Hülse 6 auf dem Ende 7a auf der Schaltschiene 2a aufgeweitet wird, so daß die Hülse 6 nicht zurückgleiten kann.

Zur verdrehsicheren Anordnung der Hülse auf dem Ende 7a der Schaltschiene 2a weist die Hülse 6 an ihrer dem Schaltgabel mitnehmer 3, 3', 3" zugewandten Seite eine durchgehende Quernut 13 auf, die mit einem Absatz 14 an der Schaltschiene 2a in Eingriff steht.

Die Schaltgabeln 1, 1', 1" werden über einen hier nicht dargestellten Schaltfinger verschoben, der entsprechend der gewünschten Getriebestufe in einer Ausnehmung 8, 8', 8" des entsprechenden Schaltgabelmitnehmers 3, 3', 3" eingreift.

Die Enden 9, 9', 9" der Grundkörper 4, 4', 4" stehen mit hier nicht dargestellten Schaltmuffen in Eingriff. Unter anderem zur Geräusch- und Verschleißreduzierung sind die Enden 9, 9', 9" der Grundkörper 4, 4', 4" mit Schaltpatten 10, 10', 10" versehen, die aus aufgespritzem Kunststoff gebildet sind.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Schaltgabel zum Einsatz in Getrieben, insbesondere in PKW-Getrieben, wobei

- ein Grundkörper, der Schaltarme zum Ansteuern einer im Getriebe anzuordnenden Schaltmuffe aufweist, und
- eine Schaltschiene, die für eine Lagerung und Füh rung in einem Gehäuse des Getriebes vorgesehen ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltgabelmitnehmer (3, 3', 3") in einem Stanz- und Preßverfahren hergestellt und durch Laserschweißen mit der Schaltschiene (2, 2', 2") verbunden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Schaltschiene (2, 2', 2") und/oder der Grundkörper (4, 4', 4") und/oder der Schaltgabel mitnehmer (3, 3', 3") aus Stahlblech hergestellt wer den.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Laser schweißen an den Enden (7, 7', 7") der Schaltschiene (2, 2', 2") Schaltschienenführungen (5, 5', 5") be festigt werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltschienenführungen (5, 5', 5") aus Kunststoff gebildet wer den.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Laser schweißen an den Enden (9, 9', 9") des Grundkörpers (4, 4', 4") Schaltpatten (10, 10', 10") befestigt werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (4, 4', 4") und/oder der Schaltgabelmitnehmer (3, 3', 3") und/oder die Schaltschiene (2, 2', 2") vor dem Verbinden durch Laserschweißen im wesentlichen fertig bearbeitet werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (4, 4', 4") und die Schaltschiene (2, 2', 2") im wesentlichen quer bzw. kreuzförmig zueinander angeord net werden.

9. Schaltgabel zum Einsatz in Getrieben, insbesondere in PKW-Getrieben mit

- einem Grundkörper, der Schaltarme zum Ansteuern einer im Getriebe anzuordnenden Schaltmuffe auf weist,
- einer Schaltschiene, die für eine Lagerung und Füh rung in einem Gehäuse des Getriebes vorgesehen ist und
- einem an der Schaltschiene angeordneten Schaltgabel mitnehmer,

dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (4, 4', 4") und die Schaltschiene (2, 2', 2") durch eine Laserschweißnaht miteinander verbunden sind.

10. Schaltgabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltgabelmitnehmer (3, 3', 3") durch eine Laserschweißnaht mit der Schaltschiene (2, 2', 2") verbunden ist.

11. Schaltgabel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schaltschiene (2, 2', 2") und/oder der Grundkörper (4, 4', 4") und/oder der Schaltgabel mitnehmer (3, 3', 3") aus Stahlblech gebildet sind.

12. Schaltgabel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden (9, 9', 9") des Grundkörpers (4, 4', 4") Schaltpatten (10, 10', 10") befestigt sind.

13. Schaltgabel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltpatten (10, 10', 10") aus Kunststoff ge bildet sind.

14. Schaltgabel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden (7, 7', 7") der Schaltschiene (2, 2', 2") Schaltschienen führungen (5, 5', 5") befestigt sind.

15. Schaltgabel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltschienen-Führungen (5, 5', 5") aus Kunststoff gebildet ist.

16. Schaltgabel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltschienenführungen (5, 5', 5") als Sin terhülsen ausgebildet sind.