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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Muffenträger mit einer Muffenführung für eine zumindest
begrenzt entlang einer Rotationsachse des Muffenträgers verschiebbare
und für
das Schalten zumindest eines Gangrades in einem Schaltgetriebe vorgesehene Schaltmuffe
auf dem Muffenträger.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein
derartiger Muffenträger
ist in
DE 198 32 729
A1 beschrieben. Dieser Muffenträger der leichten Bauart ist
zweiteilig aus Blech gefertigt. Das Blech ist relativ dünnwandig
ausgeführt.
Der Muffenträger
ist deshalb von relativ geringem Gewicht. Bei der Herstellung eines
derartigen Muffenträgers
werden Umformtechnologien, wie Ziehen und Pressen, angewandt. Die
Herstellungskosten für
Muffenträger der
Gattung sind aufgrund der Anwendung dieser Techno logien und des
geringen Materialbedarfs, insbesondere in der Großserien-
und Massenfertigung, relativ gering.
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Die
Muffenträger
der gattungsbildenden Art sitzen zumeist auf einer Getriebewelle
in einem Schaltgetriebe. Sie sind dabei oft zwischen zwei durch
eine Schaltmuffe zu schaltenden Gangrädern angeordnet. Die Gangräder sitzen
drehbar gelagert vorzugsweise auf der gleichen Getriebewelle. Der Muffenträger und
die Getriebewelle weisen die gleiche Rotationsachse auf. Die Schaltmuffe
sitzt auf dem Muffenträger.
Der Muffenträger
weist dafür
eine Muffenführung
auf. Die Muffenführung
ist zumeist mit einer Verzahnung oder einem Keilprofil versehen,
deren Zähne
oder Keile längs
zur Rotationsachse des Muffenträgers
und damit längs
zur Rotationsachse ausgerichtet sind. Die Schaltmuffe greift mit
einer nach innen gerichteten Gegenverzahnung in diese Verzahnung
an dem Muffenträger
ein und ist damit rotationsfest aber entlang der Rotationsachse
verschiebbar auf dem Muffenträger
angeordnet. Die Schaltmuffe kann zum Schalten eines Ganges wahlweise
in die eine oder in die andere Richtung auf dem Muffenträger verschoben
werden. Der Muffenträger sitzt
seinerseits rotationsfest auf der Getriebewelle. Mit dem Eingriff
einer Kupplungsverzahnung der Schaltmuffe in eine entsprechend dem
gewählten Gangrad
rotationsfest zugeordnete Gegenverzahnung ist der Gang geschaltet.
Dabei ist die Schaltmuffe mit dem Gangrad und mit dem Muffenträger verbunden.
Eine lösbare
rotationsfeste Verbindung zwischen dem Gangrad und der Getriebewelle
ist hergestellt.
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Es
ist notwendig, dass die Drehzahlen des Gangrades und der Getriebewelle
vor dem Eingreifen der Kupplungsverzahnung der Schaltmuffe in die Gegenverzahnung
des Gangrades aneinander angeglichen werden. Dazu sind moderne Schaltkupplungen
zum Schalten von Gängen
in der Regel für
jedes Gangrad mit einer Synchronisiereinrichtung ausgestattet. Die
Synchronisiereinrichtung besteht aus einem oder mehreren mit Reibflächen versehenen Synchronringen
und Gegenreibflächen
zu den Reibflächen
der Synchronringe. Wenigstens ein Synchronring ist rotationsfest
dem Muffenträger
zugeordnet. Dieser Synchronring greift dann zumeist mit Mitnehmerlaschen
o. ä. in
den Muffenträger
ein oder liegt an entsprechend gestalteten Vorsprüngen des Muffenträgers rotationsfest
zu diesem an. Die Gegenreibfläche
ist dem Gangrad rotationsfest zugeordnet und kann z. B. an einem
weiteren Synchronring oder an einem mit dem Gangrad rotationsfest
gekoppelten Kupplungskörper
ausgebildet sein. Zum Synchronisieren wird der Synchronring am Muffenkörper durch
mittels der Schaltmuffe verschobene Druckstücke des Muffenträgers entlang
der Rotationsachse auf die Gegenreibfläche an dem Gangrad verschoben.
Oft ist der Effekt der Synchronisation mittels mehrerer der beschriebenen
Reibpaarungen durch den Einsatz von mehreren Synchronringen verstärkt und
damit beschleunigt.
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Ein
Muffenträger
hat außer
dem Tragen und Führen
der Schaltmuffe für
eine rotationsfeste Verbindung mit dem Gangrad somit weitere Funktionen, wie
die Aufnahme und Führung
für die
Druckstücke und
das Bilden eines rotationsfesten Anschlages bzw. einer derartigen
Führung
für einen
oder mehrere Synchronringe. Die dazu notwendigen Ausnehmungen, Anschläge und Aufnahmen
an dem Muffenträger
sind bei der Fertigung an Muffenträgern der gattungsbildenden
Art oftmals nur mit relativ hohem Aufwand einzubringen.
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Zur
Lösung
dieses Problems offenbart
DE 199
42 056 A1 einen Muffenträger als ein Blechformteil,
bei dem die Funktion des Anschlages durch ein separates Bauteil,
beispielsweise durch eine Lochscheibe, vorgenommen wird. Das Blechformteil
ist sehr komplex geformt und stellt hinsichtlich der erforderlichen
Blechdicke für
die Verzahnungen und den die Verzahnungen verbindenden Teil in Bezug
auf Steifigkeit und Gewicht einen Kompromiss dar.
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JP 10 169 670 A zeigt
einen Muffenträger, dessen
Gewicht dadurch reduziert ist, dass der Muffenträger als Ganzes aus Aluminium
ausgebildet ist. Er ist im Vergleich zu den Muffenträgern, die
als Blechformteile ausgebildet sind, relativ massiv.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Muffenträger der
leichten Bauart zu schaffen, der sich bei Beibehaltung eines geringen
Gewichtes und geringer Herstellungskosten mit geringem Aufwand auch
in den kompliziertesten Ausführungsformen
seiner Gestalt herstellen lässt.
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Diese
Aufgabe ist nach dem Gegenstand des kennzeichnenden Teils des Anspruches
1 dadurch gelöst,
dass der Muffenträger
durch wenigstens ein Leichtmetall-Blech-Verbundteil gebildet ist. An
einem als Leichtmetall-Blech-Verbundteil
ausgebildeten Muffenträger
lassen sich die kompliziertesten Formen durch z. B. entsprechende
Gestaltung der Formen und Schieber an den Form- oder Spritzwerkzeugen
für den
Leichtmetallkörper
des Muffenträgers
verwirklichen. Die Blechteile werden preiswert vorzugsweise durch
Stanzen, Ziehen oder Prägen,
bevorzugt aus Stahlblech, hergestellt. Unter Leichtmetall sind alle
Leichtmetalle aber auch die Leichtmetalllegierungen zu verstehen.
So ist der Einsatz von Aluminium und Magnesium und ihre Legierungen
vorgesehen. Bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des Leichtmetall-Anteils
an den Verbundteilen ist das Druckgussverfahren. Diese Verfahren
eignen sich ganz besonders für
die Produktion von mittleren bis großen Serien. Die Fertigung von
Druckgussteilen ist in hohem Maße
mechanisiert und kann kostensparend automatisiert werden. Dabei
ist sowohl auf das Kaltkammer-Druckgießverfahren
als auch auf das Warmkammer-Druckgießverfahren zurückzugreifen.
Die verwendeten Aluminium-Druckguss-Legierungen sind z. B. GD-AlSi9Cu3, GD-AlSi12,
GD-AlSi12(Cu) und GD-AlSi10Mg. Vorstellbar ist auch der Einsatz
der Legierung AlMg5Si2Mn.
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Es
ist weiterhin der Einsatz von Magnesium-Druckguss-Legierungen vorgesehen.
Teile aus Magnesiumlegierungen weisen ein geringes Gewicht und günstige mechanische
Eigenschaften auf. Sie sind sehr maßgenau und im Fahrzeugbau häufig eingesetzt.
Sie weisen gute Dämpfungseigenschaften auf.
Der Hauptvorteil von Magnesiumlegierungen liegt in ihrem geringeren
Gewicht im Vergleich zu Stahl und auch im Vergleich zu Aluminium.
Magnesium-Gussteile lassen sich im Feinguss- oder Druckgussverfahren
herstellen. Es werden Legierungen wie GD-MgAl9Zn1, GD-MgAl8Zn1 und
GD-MgAl6Zn eingesetzt. Als hochfeste Legierungen sind z. B. MgAg2Si2
oder MgSi2Ag1,5 eingesetzt. Ebenso ist der Einsatz von McMgAl9Zn1(A)
vorgesehen.
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Die
Konturen des Muffenträgers,
z. B. für
den Anlauf der Synchronringe an dem Muffenträger und die Verzahnung an der
Muffenführung
bzw. an der Nabe für
den Sitz des Muffenträgers
auf der Getriebewelle, sind problemlos an die durch die Umgebungskonstruktion
gestellten Anforderungen anpassbar.
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Der
Anteil an verwendetem Leichtmetall bzw. der Legierung für den Muffenträger sowie
die Verteilung und Anordnung der Leichtmetall-Blechabschnitte am
Muffenträger
ist den Anforderungen der jeweiligen Anwendung angepasst. Eine Ausgestaltung
der Erfindung sieht vor, dass der Muffenträger mit einer Nabe, einer Muffenführung und
einem stegartig ausgebildeten Abschnitt des Muffenkörpers zwischen der
Muffenführung
und der Nabe versehen ist. Die stegartig ausgebildete Verbindung
ist durch an die Nabe und an die Muffenführung z. B. angespritzten Leichtmetall
gebildet. Weiter ausgestaltet ist die Erfindung mit einem ringförmig ausgebildeten
Abschnitt aus einer Leichtmetalllegierung zwischen der Muffenführung und
der Nabe. Der ringförmige
Abschnitt umfasst die Nabe in Umfangsrichtung des Muffenträgers.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind an der Nabe,
dem Steg/Abschnitt und/oder der Muffenträger miteinander korrespondierende
Vorsprünge
und Vertiefungen ausgebildet. Die Vorsprünge und Vertiefungen sind an
den genannten Elementen vorzugsweise in Umfangsrichtung in abwechselnder
Reihenfolge zueinander angeordnet, um einen Formschluss zu bilden.
Es greift dann immer in wechselnder Reihenfolge ein Vorsprung an dem
einen Element, z. B. an dem Steg, in eine Vertiefung an dem anderen
Element, z. B. an der Muffenführung,
ein. Der Sitz der Teile aneinander ist so in Rotationsrichtung durch
die ineinandergreifenden Konturen der Elemente höher belastbar. Mit einem derartig
ausgebildeten Leichtmetall-Blech-Verbund sind die übertragbaren
Drehmomente an dem Muffenträger
höher.
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Es
ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass
der Muffenträger
aus einer Nabe aus Blech für
den Sitz auf der Welle, aus einer Muffenführung aus Blech mit einer Verzahnung
und aus einem Steg aus Blech zum Verbinden der Muffenführung mit
der Nabe gebildet ist. Der Steg oder die anderen genannten Elemente
des Muffenträgers sind
einseitig oder beidseitig zumindest teilweise mit zumindest einem
Anschlag aus Leichtmetall wenigstens an einer Seite für einen
Synchronring versehen oder vollständig ummantelt. So ist z. B.
dieser Muffenträger
aus zwei bodenseitig aneinandergefügten napfförmigen Blechteilen mit Loch
gebildet. Die radial außen
und innenliegenden Ränder
der Blechteile sind jeweils mit einer Verzahnung versehen. Die aneinanderliegenden
Böden der
aus Blech geformten Teile bilden den Steg des Muffenträgers. Im
Bereich des Steges schließt
sich seitlich außen
zumindest abschnittsweise Leichtmetall an. In dem Leichtmetall des
Muffenträgers
sind die Aufnahmen bzw. Anschläge
für z.
B. Synchronringe vorgesehen.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Muffenträger gemäß Erfindung
in einer Schaltkupplung zwischen zwei der Gangräder angeordnet ist. Der Muffenträger ist
in einer in Fahrzeuggetrieben üblichen
und vorher schon beschriebenen Schaltkupplung mit je einer Synchronisiereinrichtung je
Gangrad eingesetzt.
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Vorzugsweise
weist die Muffenführung
eine aus Blech geformte Verzahnung auf. Der Einsatz von Blechformteilen
ist, wie anfangs schon erwähnt,
insbesondere in der Großserien-
und Massenfertigung preiswert.
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In
einer fortführenden
Ausgestaltung ist die Muffenführung
aus einem mit der Verzahnung versehenen Blechstreifen gebildet.
Die Verzahnung ist durch Walzen und Prägen in den in seinem Ausgangszustand
flachen Blechstreifen eingebracht. Der Blechstreifen ist auf die
Länge abgelängt, die
dem Umfang der Muffenführung
an der neutralen Biegelinie des kreisrund gebogenen Blechstreifens
entspricht. Der Blechstreifen ist kreisrund gebogen. Dabei sind
seine Enden aufeinander zugebogen und aneinander anliegend, vorzugsweise
durch Schweißen aneinander
befestigt. Eine andere Ausgestaltung zu einer Verzahnung bzw. Muffenführung aus
Blech sieht vor, dass diese an einem hohlzylindrischen Abschnitt
ausgebildet oder durch diesen gebildet ist. Die Verzahnung und andere
Profile der Muffenführung sind
dann durch Umformen, bevorzugt durch Kaltwalzen, in ein zylindrisches
Werkstück
eingebracht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Teilansicht einer Schaltkupplung für zwei Gangräder mit
einem Muffenträger
gemäß Erfindung
im Schnitt,
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2 eine
Teilansicht eines Muffenträgers gemäß Erfindung
im Schnitt,
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3 einen
profilierten Blechstreifen einer Muffenführung in seinem Ausgangszustand,
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4 den
Blechstreifen aus 3 zu einer Muffenführung kreisrund
gebogen und verschweißt,
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5 einen
Längsschnitt
der Muffenführung aus 4 entlang
der Linie V,
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6 eine
Muffenführung
aus einem mit einer Verzahnung versehenen Hohlzylinder,
-
7 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines Muffenträgers
gemäß Erfindung
in der Hauptansicht und
-
8 einen
Längsschnitt
durch den Muffenträger
aus 7 entlang der VIII-VIII.
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Detaillierte Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
einen Muffenträger 1 auf
einer Getriebewelle 2 in einem nicht weiter dargestellten Schaltgetriebe.
Der Muffenträger 1 ist
zwischen einem Gangrad 3 und einem weiteren Gangrad 4 angeordnet.
Die Gangräder 3, 4 sind
als Losräder
mittels einer Lagerung 5 bzw. 6 im ungeschalteten
Zustand drehbar auf der Getriebewelle 2 gelagert. Auf dem Muffenträger 1 sitzt
eine Schaltmuffe 7. Die Schaltmuffe 7 greift mit
einer nach innen gerichteten Gegenverzahnung 7a in eine
Verzahnung 8a einer Muffenführung 8 des Muffenträgers 1 ein
und ist längs zur
Rotationsachse 2a des Muffenträgers 1 und der Getriebewelle 2 verschiebbar
auf dem Muffenträger 1 angeordnet.
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Der
Muffenträger 1 weist
außerdem
eine Nabe 9 sowie einen stegartig ausgebildeten kreisringförmigen Abschnitt 10 aus
Leichtmetall auf. Der Abschnitt 10 ist ringförmig ausgebildet
und umfasst die Nabe 9 in Rotationsrichtung. Die Muffenführung 8 ist über den
Abschnitt 10 mit der Nabe 9 fest verbunden. An
dem Außenumfang
der Nabe 9 sind mehrere Vertiefungen 9a ausgebildet,
in die in ihrer Form korrespondierende Vorsprünge 10a des Abschnittes
eingreifen. In dem Abschnitt 10 sind am Umfang verteilt mehrere
Aufnahmen 10b vorgesehen. In den Aufnahmen 10b ist
jeweils ein durch eine Schraubenfeder 11 vorgespanntes
Arretierelement 12 aufgenommen.
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Das
Arretierelement 12 arretiert die Schaltmuffe 7 durch
den Eingriff in eine Rastausnehmung 7b an der Schaltmuffe
in ihrer Neutralstellung. Mit dem Abschnitt 10 sind an
jeder seiner Seiten durch Formschluss ein äußerer Synchronring 13 und
ein innerer Synchronring 15 verbunden. Dazu greifen die Synchronringe 13, 15 in
seitliche Ausnehmungen 10c des Abschnittes 10 ein.
Die Synchronringe 13, 15 liegen somit in Rotationsrichtung
an dem Abschnitt 10 an. Jeder der Synchronringe 13, 15 weist eine
Reibfläche 13a bzw. 15a auf.
Zu diesen Reibflächen 13a, 15a gibt
es jeweils eine Gegenreibfläche 14a bzw. 14b an
einem Zwischenring 14. Der Zwischenring 14 ist
verdrehfest mit dem Gangrad 3 bzw. 4 gekoppelt.
Die Gangräder 3 und 4 weisen
jeweils eine Gegenverzahnung 3a bzw. 4a für den Eingriff der
Schaltmuffe 7 auf.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines Muffenträgers
in einer Teilansicht und im Schnitt. Der Muffenträger 16 ist
ein Leichtmetall-Blech-Verbundteil und ist durch eine Muffenführung 17 einen
stegartig ausgebildeten Abschnitt aus Leichtmetall 18 und eine
Nabe 19 gebildet. Die Muffenführung 17 weist eine
Verzahnung 17a zum Führen
einer nicht dargestellten Schaltmuffe auf. Die Nabe 19 ist
mit einer Innenverzahnung 19a für einen rotationsfesten Sitz
auf einer nicht dargestellten Welle versehen. Von dem Leichtmetall
des Abschnittes 18 ist in dem Abschnitt 18 eine
aus Blech gestanzte scheibenförmig
ausgebildete Armierung 20 eingeschlossen. Der Abschnitt 18 weist
Vorsprünge 18a und
Ausnehmungen 18b für den
Eingriff bzw. die Anlage von nicht dargestellten Synchronringen
auf. Außerdem
ist der Abschnitt 18 mit Vorsprüngen 18c und 18d versehen.
Die Vorsprünge 18c bzw. 18d greifen
in entsprechende Vertiefungen 19b an der Nabe bzw. 17b an
der Muffenführung
ein. Das Leichtmetall des Abschnittes 18 ist zwischen die
Nabe 19 und die Muffenführung 17 eingespritzt
und verbindet somit die Nabe 19 mit der Muffenführung 17 verdrehfest.
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3 zeigt
einen Blechstreifen 21 einer in 4 dargestellten
Muffenführung 22.
Der Blechstreifen 21 ist gestreckt in seinem Ausgangszustand dargestellt
und weist ein Zahnprofil für
eine Verzahnung 21a und Vertiefungen 21b auf.
Die Verzahnung 21a sowie die Vertiefung 21b sind
durch Walzen in den Blechstreifen 21 eingebracht. Der Blechstreifen 21 ist,
wie in 4 und 5 dargestellt, ringförmig gebogen
und die zueinander gebogenen Enden 21c des Blechstreifens 21 sind
miteinander befestigt. Die Vertiefungen 21b sind an einem
fertigen Muffenträger durch
Vorsprünge
aus Leichtmetall eines Steges des Muffenträgers ausgefüllt. Die zwischen den Vertiefungen 21b liegenden
Abschnitte des Blechstreifens 21 bilden somit Vorsprünge 21d,
die an einem fertigen Muffenträger
in entsprechende Vertiefungen des Steges des Muffenträgers eingreifen
und dort mit dem Leichtmetall des Stegs eine Verbindung bilden.
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6 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer Muffenführung 23,
die durch einen mit einer Verzahnung 23a versehenen Hohlzylinder
gebildet ist. Die Muffenführung 23 weist
an ihrer Innenseite in abwechselnder Reihenfolge Vertiefungen 23b und
Vorsprünge 23c auf.
Die Vertiefungen 23b sind für den Eingriff von Vorsprüngen aus
Leichtmetall einer nicht dargestellten Nabe vorgesehen und die Vorsprünge 23c greifen
in entsprechen korrespondierende Vertiefungen an dieser Nabe.
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Die 7 und 8 zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Muffenträgers.
Der Muffenträger 24 weist
eine Nabe 25 aus einem Blech für den Sitz auf einer nicht
dargestellten Getriebewelle auf und ist mit einer Muffenführung 26 aus
einem Blech und mit einem Steg 27 aus einem Blech versehen.
Jeweils die Hälfte
der Nabe 25, der Muffenführung 26 sowie des
Steges 27 ist durch ein napfförmig geformtes Blechformteil 24a, 24b gebildet.
Das Blechformteil 24a, 24b ist an seinem Boden
mit einem Durchzug versehen, der die Hälfte der Nabe 25 bildet.
Der Rand des Blechformteiles 24a, 24b bildet die
Hälfte
der Muffenführung 26 mit
einer Verzahnung 26a. Die Blechformteile 24a und 24b des
Muffenträgers
sind bodenseitig an der Trennebene des Muffenträgers 24 miteinander
verbunden. In dem Muffenträger 24 sind
Aufnahmen 24c für
ein Druckstück 28 vorgesehen.
Das Druckstück 28 weist gleichzeitig
eine mit einer Schraubenfeder 29 vorgespannte Kugel 30 als
Rastelement auf. Der Steg 27 ist beidseitig mit Abschnitten 31 aus
Leichtmetall verbunden. Die Abschnitte 31 sind ringförmig ausgebildet
und umgreifen die Nabe 25. Sie weisen Ausnehmungen 31a und
Anschlagflächen 31b für weitere Funktionselemente,
wie z. B. Synchronringe, auf. Jede Hälfte des Muffenträgers 24 ist
ein Leichtmetall-Blech-Verbundsteil.
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- 1
- Muffenträger
- 2
- Getriebewelle
- 2a
- Rotationsachse
- 3
- Gangrad
- 3a
- Gegenverzahnung
- 4
- Gangrad
- 4a
- Gegenverzahnung
- 5
- Lagerung
- 6
- Lagerung
- 7
- Schaltmuffe
- 7a
- Gegenverzahnung
- 7b
- Rastausnehmung
- 8
- Muffenführung
- 8a
- Verzahnung
- 9
- Nabe
- 9a
- Vertiefung
- 10
- Abschnitt
- 10a
- Vorsprung
- 10b
- Aufnahme
- 10c
- Ausnehmung
- 11
- Schraubenfeder
- 12
- Arretierelement
- 13
- äußerer Synchronring
- 13a
- Reibfläche
- 14
- Zwischenring
- 14a
- Gegenreibfläche
- 14b
- Gegenreibfläche
- 15
- innerer
Synchronring
- 15a
- Reibfläche
- 16
- Muffenträger
- 17
- Muffenführung
- 17a
- Verzahnung
- 17b
- Vertiefung
- 18
- Abschnitt
- 18a
- Vorsprung
- 18b
- Ausnehmung
- 18c
- Vorsprung
- 18d
- Vorsprung
- 19
- Nabe
- 19a
- Verzahnung
- 19b
- Vertiefung
- 20
- Armierung
- 21
- Blechstreifen
- 21a
- Verzahnung
- 21b
- Vertiefung
- 21c
- Ende
- 21d
- Vorsprung
- 22
- Muffenführung
- 23
- Muffenführung
- 23a
- Verzahnung
- 23b
- Vertiefung
- 23c
- Vorsprung
- 24
- Muffenträger
- 25
- Nabe
- 26
- Muffenführung
- 26a
- Verzahnung
- 27
- Steg
- 28
- Druckstück
- 29
- Schraubenfeder
- 30
- Kugel
- 31
- Abschnitt
- 31a
- Ausnehmung
- 31b
- Anschlagfläche