DE102006036980A1

DE102006036980A1 - Getriebewelle für ein Stufenwechselgetriebe

Info

Publication number: DE102006036980A1
Application number: DE200610036980
Authority: DE
Inventors: Fritz Blumenstein; Hubert Dr. Gröhlich
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2008-02-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebewelle (1) für ein Stufenwechselgetriebe mit wenigstens zwei einander benachbarten Lagersitzen (2, 3) für Losräder (6, 7). Zwischen den Losrädern (6, 7) ist eine so genannte Anlaufscheibe (10) angeordnet, die über Haltemittel an der Getriebewelle (1) befestigt ist. Zur Reduzierung des Teileaufwandes und für eine insgesamt kostengünstigere Fertigung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Haltemittel als eine Stoffschlussverbindung (17) ausgeführt ist, mit der die Anlaufscheibe (10) gegenüber der Getriebewelle (1) axial und gegen Verdrehung gesichert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebewelle für ein Stufenwechselgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Getriebewellen sind beispielsweise bei modernen Kraftfahrzeug-Handschaltgetrieben mit fünf oder sechs Vorwärtsgängen und synchronisiertem Rückwärtsgang im Großserienmaßstab eingesetzt. Üblicherweise sind zur Realisierung der Schaltstufen unter anderem auch Losräder auf derartigen Getriebewellen vorgesehen, die zusammen mit Synchronisiereinrichtungen auf der Getriebewelle in Reihe angeordnet sind. Zwischen zwei benachbarten Losrädern sind so genannte Anlaufscheiben eingesetzt, die gegenüber der Getriebewelle sowohl axial als auch gegen Verdrehung gesichert sind. Derartige Anlaufscheiben stützen einerseits die Axialkräfte aus dem jeweilig über die Synchronisiereinrichtung festgelegten Losrad ab und ermöglichen andererseits auch die Relativbewegung des benachbarten Losrades, das gerade nicht zur Drehmomentenübertragung geschaltet ist. Insbesondere für im Fahrzeugfrontbereich quer angeordnete Getriebe sind derartige Anlaufscheiben möglichst schmal auszuführen, damit für das gesamte Getriebe eine möglichst geringe Baulänge erzielt werden kann. Die Anlaufscheiben dürfen damit also axial nur wenig Getriebelänge beanspruchen.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zur Befestigung derartiger Anlaufscheiben in die Getriebewellen zum einen umlaufende Nuten einzuschleifen und zum anderen zwei radiale Bohrungen vorzusehen, in die dann als geteilte Hakenscheiben ausgeführte Anlaufscheiben axial und verdrehgesichert eingepasst werden. Ein die beiden Teile der Hakenscheibe umgreifender Ring stellt sicher, dass nicht die bei Rotation der Getriebewelle entstehenden Fliehkräfte eine Ablösung der Hakenscheibenteile bewirken. Ein derartiges Konzept hat wenig Einfluss auf die Getriebelänge. Die Fertigung der so gestalteten Getriebewellen ist jedoch recht aufwendig, da beispielsweise die genutete Getriebewelle nach einer für die Härtung der Lagersitze erforderlichen Warmbehandlung gerichtet werden muss und diese Richtoperation dann häufig zu Richtrissen führt, weil die Nut in der Regel in der Mitte der Getriebewelle liegt. Neben dem erhöhten Bearbeitungsaufwand für die Getriebewelle ist auch die Anzahl der insgesamt zu montierenden Bauteile vergleichsweise hoch.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Getriebewellen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Getriebewelle gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist als Haltemittel für wenigstens eine zwischen den Losrädern angeordnete Anlaufscheibe also eine Stoffschlussverbindung vorgesehen, mit der die Anlaufscheibe gegenüber der Getriebewelle axial und verdrehgesichert fixierbar ist. Je nach Gestaltung dieser Stoffschlussverbindung kann dann die Anlaufscheibe einteilig oder maximal zweiteilig ausgeführt sein, so dass die Anzahl der benötigten Einzelteile und auch der Bearbeitungsaufwand an der Getriebewelle reduziert wird.
Bevorzugt wird die Stoffschlussverbindung als Schweißnaht ausgeführt, insbesondere als Laserschweißnaht oder Elektrodenstrahlschweißnaht. Diese beiden Fügeverfahren ermöglichen eine stoffschlüssige Verbindung mit einem minimalen Wärmeeintrag in die Getriebewelle, so dass für die Getriebewelle nicht mit einem wärmebedingten Verzug zu rechnen ist. Außerdem können die Schweißnähte in Bereiche verlegt werden, die keiner erhöhten mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind, so dass dauerhaft eine solide Verbindung gewährleistet ist.
Die Erfindung basiert auf der erfinderseitigen Erkenntnis, dass bei einer hohen Qualität der Getriebemontage ein so genannter Rückbau eines Getriebes, also die Zerlegung in Einzelteilen zu Reparatur- oder Austauschzwecken, äußerst selten erforderlich ist. Damit wird erfinderseitig von dem Erfordernis der absoluten Demontierbarkeit bewusst abgewichen, um zu der erfindungsgemäß beanspruchten Lösung zu gelangen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur axialen Sicherung zwischen Getriebewelle und Anlaufscheibe zusätzlich ein Formschluss vorgesehen ist, der insbesondere im Hinblick auf die axial zu übertragenden Kräfte den Hauptteil der Last übernimmt. Durch diese Maßnahme kann die Schweißnaht auf ein Minimum reduziert werden, so dass je nach Belastungsanforderung letztlich auch eine so genannte Heftschweißung im Einzelfall reichen kann. Vorteilhafte Geometrien zur Realisierung eines solchen Formschlusses sind Gegenstand weiterer Unteransprüche. Herauszuheben ist auch die Anordnung der Stoffschlussverbindung in einem Abschnitt der Getriebewelle, der einer mechanischen Bearbeitung mit einem Drehwerkzeug zugänglich ist. Sollte im Rahmen der oben bereits erwähnten Rückbauten oder im Zuge einer Wiederaufbereitung ganzer Getriebe eine Entfernung der Anlaufscheiben notwendig sein, kann durch einfaches Einspannen der Getriebewelle in eine Drehmaschine die Schweißnaht mit einem Drehwerkzeug entfernt werden, so dass die Anlaufscheibe wieder von der Getriebewelle gelöst werden kann.
Die Zeichnung zeigt in den 1 bis 4 zunächst Getriebewellen, die nach dem Stand der Technik in Stufenwechselgetrieben verbaut sind. Erfindungsgemäße Ausführungen sind in den 5 bis 9 dargestellt. Dabei zeigt
5: die Einbausituation für eine erfindungsgemäß ausgeführte Getriebewelle in einem Stufenwechselgetriebe,
6 bis 9: Ansichten gemäß Kreisausschnitt X in 5 mit verschiedenen Varianten für eine Stoffschlussverbindung zwischen einer Getriebewelle und einer Anlaufscheibe.
Gleiche Bauteile oder Bauteilabschnitte weisen in allen Figuren die gleiche Bezifferung auf.
1 zeigt den Abschnitt einer nach dem Stand der Technik ausgeführten Getriebewelle 1, die hier zwei Lagersitze 2 und 3 aufweist, auf denen über Radiallager 4 und 5 Losräder 6 und 7 gegenüber der Getriebewelle 1 drehbar gelagert sind. Über Synchronvorrichtungen 8 und 9 können die Losräder 6 und 7 wechselweise zur drehmomentenübertragenden Verbindung an die Getriebewelle 1 angekoppelt werden. Zwischen den Losrädern 6 und 7 befindet sich eine Anlaufscheibe 10, die als zweiteilige Hakenscheibe (siehe 3) ausgeführt und in eine Nut 11 eingepasst ist. Im Bereich dieser Nut 11 sind auch Sackbohrungen 12, 13 vorgesehen, die zur Halterung von Haken 14, 15 der aus den Hakenscheiben 10a und 10b bestehende Anlaufscheibe 11 vorgesehen sind. Ein mit 16 bezeichneter Haltering (siehe 1 und 4) ist so bemessen, dass er die Hakenscheiben 10a und 10b umfasst. Dadurch ist gewährleistet, dass bei rotierender Getriebewelle 1 die Hakenscheiben 10a, 10b sich nicht fliehkraftbedingt lösen können. Insbesondere aus den 2 bis 4 wird deutlich, dass der Bearbeitungsaufwand und die Anzahl der verwendeten Teile relativ hoch ist.
Dem gegenüber zeigt 5 eine Getriebewelle 1, bei der die Anlaufscheibe 10 mittels einer Stoffschlussverbindung axial und gegen Verdrehung gesichert festgelegt ist. Bevorzugt ist die Stoffschlussverbindung als Laserstrahl- oder Elektrodenstrahlschweißnaht 17 ausgeführt. Je nach Belastung der Anlaufscheibe kann diese Schweißnaht entlang des gesamten Radius der Anlaufscheibe ausgeführt sein oder aber auch nur gesteppt, um so den Wärmeeintrag in die Getriebewelle 1 auf ein Minimum zu reduzieren.
Für den in 5 mit x bezeichneten Ausschnitt zeigen nun die 6 bis 9 unterschiedliche Ausführungsformen. So ist beispielsweise bei der 6 ein Anlaufscheibensitz 18 vorgesehen, dessen Außendurchmesser d_A größer ist als die Außendurchmesser d_L der Lagersitze 2, 3. Die mit einer geringen Spielpassung bzw. mit einer Übergangspassung aufgesetzte Anlaufscheibe 10 kann ohne großen Aufwand als Vorbereitung für die Schweißung positioniert werden. Eine eingedrehte Nut 19 ermöglicht die Ausgasung der Schweißnaht 17 auch im Wurzelbereich.
Als Modifikation zu dem Ausführungsbeispiel in 6 ist in 7 an der Getriebewelle 1 eine Schulter 20 vorgesehen, die in eine Ausnehmung 21 der Anlaufscheibe 10 hineinragt. Der auf diese Weise hergestellte Formschluss entlastet bei Axialkräften die Schweißnaht 17.
Die kinematische Umkehr des zuvor beschriebenen Prinzips zeigt 8. Die Anlaufscheibe 10 weist hier eine Schulter 22 auf, die über den Umfang partiell geschlitzt ist und über eine korrespondierend in der Getriebewelle 1 vorgesehene Schlitzung aufgeschoben werden kann. Mittels einer Verdrehung in der Weise, dass die durch die Schlitzung entstandenen Zahnungen jeweils vor Kopf stehen, wird ein Formschluss erreicht, der ebenfalls für eine Entlastung der Schweißnaht 17 bei axial wirkenden Kräften sorgt. Schließlich zeigt 9 vergleichbar mit dem Ausführungsbeispiel in 7 eine Ausnehmung 21 in der Anlaufscheibe 10. Der Formschluss wird hier allerdings über ein Eintauchen in eine Nut 24 der Getriebewelle 1 wenigstens eines Passfederelementes 23 oder eines Sicherungsringes hergestellt.
Die unterschiedlichen Ausführungsformen in 6 bis 9 zeigen, dass einerseits bei bereits in Serienproduktion befindlichen Getriebewellen ohne großen Aufwand die Erfindung anwendbar ist und andererseits bei neu zu konzipierenden Getrieben für die Positionierung der Anlaufscheibe 10 gleich für deren Sitz 18 der Außendurchmesser d_A größer als der Außenmesser d_L der Lagersitze 2, 3 ausgelegt werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vorstellbar für eine Stoffschlussverbindung sind prinzipiell auch Reibschweißungen.

Claims

Getriebewelle (1) für ein Stufenwechselgetriebe mit – wenigstens zwei einander benachbarten Lagersitzen (2, 3) für Losräder (6, 7), – Haltemitteln für wenigstens eine zwischen den Losrädern (6, 7) angeordnete Anlaufscheibe (10), dadurch gekennzeichnet, dass – das Haltemittel als eine Stoffschlussverbindung (17) ausgeführt ist, mit der die Anlaufscheibe (10) gegenüber der Getriebewelle (1) axial und gegen Verdrehung gesichert ist.
Getriebewelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffschlussverbindung (17) als Schweißnaht, insbesondere als Laserschweißnaht, Elektrodenstrahlschweißnaht oder Reibschweißnaht, ausgeführt ist.
Getriebewelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur axialen Sicherung zwischen Getriebewelle (1) und Anlaufscheibe (10) zusätzlich ein Formschluss vorgesehen ist.
Getriebewelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Getriebewelle (1) eine Schulter (20) vorgesehen ist, an der eine in der Anlaufscheibe (10) vorgesehene Ausnehmung (21) abgestützt ist.
Getriebewelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Ausnehmung (24) aufweist, an der eine der Anlaufscheibe (10) zugeordnete Schulter (22) abgestützt ist.
Getriebewelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Ausnehmung (24) in der Getriebewelle (1) und der Anlaufscheibe (10) wenigstens eine Passfeder (23) vorgesehen ist.
Getriebewelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffschlussverbindung (17) in einen Abschnitt der Getriebewelle (1) verlegt ist, der einer mechanischen Bearbeitung mit einem Drehwerkzeug zugänglich ist.