DE102006053732A1

DE102006053732A1 - Betätigungsvorrichtung für ein bewegliches Teil eines Zahnräderwechselgetriebes

Info

Publication number: DE102006053732A1
Application number: DE102006053732A
Authority: DE
Inventors: Klaus Krämer; Volker Dipl.-Ing. Pechtl (FH)
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2008-05-21
Also published as: WO2008058811A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung (1) für ein bewegliches Teil eines Zahnräderwechselgetriebes, insbesondere eine Schaltwelle, mit einem wellen- oder rohrförmigen Bauteil (2), auf dem mindestens zwei Schaltelemente (3, 4) angeordnet sind. Um den Fertigungsaufwand einer solchen Betätigungsvorrichtung zu reduzieren, sieht die Erfindung vor, dass die mindestens zwei Schaltelemente (3, 4) mit Presspassung (5, 6) auf dem wellen- oder rohrförmigen Bauteil (2) sitzen, wobei Verbindungsmittel (7) vorhanden sind, mit denen eine Relativdrehung der mindestens zwei Schaltelemente (3, 4) verhindert wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für ein bewegliches Teil eines Zahnräderwechselgetriebes, insbesondere eine Schaltwelle, mit einem wellen- oder rohrförmigen Bauteil, auf dem mindestens zwei Schaltelemente angeordnet sind.
Hintergrund der Erfindung
Eine Betätigungsvorrichtung dieser Art ist im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Sie wird benötigt, um einen Schaltvorgang beispielsweise in einem Kraftfahrzeugschaltgetriebe durchzuführen. Auf einer als Schaltwelle ausgebildeten Betätigungsvorrichtung sind hierzu mehrere Schaltfinger angeordnet, die sich aus der Basisgeometrie der Welle radial erheben und zum Zusammenwirken mit einem verschiebbaren Teil des Schaltgetriebes ausgebildet sind.
Häufig werden die Schaltwellen als Gussteile oder Sinterteile ausgeführt. Damit kann die Wellengeometrie genau ausgeformt werden; weiterhin ist es mit einer solchen Konstruktion möglich, die Schaltfinger anzuformen, so dass sich ein stabiler Aufbau von Welle und Schaltfinger ergibt. Nachteilig ist bei dieser Lösung jedoch, dass die Herstellung mit relativ hohen Kosten verbunden ist, insbesondere durch die Nacharbeit des Werkstücks.
Daher ist es als alternative Möglichkeit bekannt, die Schaltwelle als Schweißkonstruktion zu fertigen. Hierzu werden an entsprechend geformten Wellenteilen (dabei handelt es sich oft um gezogene oder um fließgepresste Hülsen) Schaltfinger angeschweißt. Auch die Herstellung eines solchen Bauteils ist relativ aufwändig.
Es ist auch möglich, die Schaltfinger selber als Massivteile (beispielsweise als Guss- oder Sinterteil) auszubilden, die dann auf dem Wellenteil der Schaltwelle mittels einer geeigneten Verbindung montiert werden. Hierfür werden oft Stiftverbindung eingesetzt. Hierfür muss in das Wellenteil eine Bohrung für einen Fixierstift eingebracht werden, was sich insbesondere dann als problematisch gestaltet, wenn das Wellenteil randschichtgehärtet ist. Die Fertigungskosten sind in diesem Falle auch wieder relativ hoch. Weiterhin wird das Wellenteil durch die Bohrung geschwächt.
Ein direktes Aufschweißen der Schaltfinger auf dem Wellenteil wäre zwar kostengünstig möglich, jedoch scheidet dies aufgrund mangelhafter Schweißbarkeit des Wellenmaterials häufig aus.
Aus der DE 100 18 850 A1 ist eine Lösung bekannt, bei der auf einer Schaltstange ein Schaltelement dadurch festgelegt wird, dass das mit einer Bohrung versehene Schaltelement mit Presspassung auf der Schaltstange sitzt. Damit hinreichende Festigkeit des Sitzes gegeben ist, ist zur Vergrößerung der Kontaktfläche der Presspassung das Schaltelement mit einer axialen, hülsenförmigen Verbreitung versehen. In manchen Anwendungsfällen steht hierfür jedoch nicht der dafür benötigte axiale Bauraum zur Verfügung, so dass diese Lösung nicht immer zum Einsatz kommen kann.
Entsprechendes gilt für eine Lösung, wie sie aus der DE 100 08 872 A1 bekannt ist. Auch hier ist zur Erhöhung der Festigkeit der Verbindung zwischen einer Schaltstange und einem Schaltelement ein hülsenförmig axial verlängerter Abschnitt des Schaltelements vorgesehen, so dass eine Presspassung, die zwischen der Schaltstange und dem Schaltelement wirkt, eine hinreichende axiale Erstreckung aufweist, um fest genug zu halten.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung für ein bewegliches Teil eines Zahnräderwechselgetriebes, insbesondere eine Schaltwelle, so weiterzubilden, dass die genannten Nachteile behoben werden. Es soll also möglich sein, in kostengünstig zu fertigender Weise ein Schaltelement auf einem wellen- oder rohrförmigen Bauteil festzulegen, wobei eine hohe Festigkeit erzielt werden soll.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Schaltelemente der Betätigungsvorrichtung mit Presspassung auf dem wellen- oder rohrförmigen Bauteil sitzen, wobei Verbindungsmittel vorhanden sind, mit denen eine Relativdrehung der mindestens zwei Schaltelemente verhindert wird.
Erfindungsgemäß wird hierdurch die Pressverbindung des gerade nicht benötigten, benachbarten Schaltelements mit benutzt, um einen drehfesten Verbund zwischen den Schaltelementen und dem wellen- oder rohrförmigen Bauteil zu erhalten.
Die Schaltelemente weisen bevorzugt mindestens einen sich radial nach außen erstreckenden Schaltfinger auf.
Die Verbindungsmittel sind vorzugsweise als stoffschlüssige Verbindung zwischen den Schaltelementen ausgebildet. Die stoffschlüssige Verbindung ist dabei mit Vorteil eine Schweißverbindung, insbesondere eine Punktverschweißung. Alternativ ist auch eine Lötverbindung als stoffschlüssige Verbindung möglich.
Die Verbindungsmittel können alternativ weiterhin als formschlüssige Verbindung zwischen den Schaltelementen ausgebildet sein. In diesem Falle kann vorgesehen werden, dass die formschlüssige Verbindung einen Vorsprung in einem der Schaltelemente und eine korrespondierende Ausnehmung in einem anderen der Schaltelemente aufweist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Vorsprung als sich in Achsrichtung erstreckender Stift und die korrespondierende Ausnehmung als Bohrung ausgebildet sind.
Das wellen- oder rohrförmige Bauteil weist bevorzugt, zumindest an seiner zylindrisch verlaufenden Außenfläche, eine gehärtete Oberfläche auf. Auch die Schaltelemente können, zumindest im Bereich ihres Schaltfingers, eine gehärtete Oberfläche aufweisen.
Die Betätigungsvorrichtung ist insbesondere Bestandteil eines Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird erreicht, dass nur ein relativ geringer axialer Bauraum benötigt wird, um zwei nebeneinander anzuordnende Schaltelemente auf einem wellen- oder rohrförmigen Bauteil zuverlässig zu befestigen. Dies erfolgt in sehr einfacher fertigungstechnischer Weise, so dass die Fertigungskosten entsprechend gering sind. Es ist ferner nicht erforderlich, Rücksichten auf die Materialien der Einzelteile und insbesondere auf deren Schweißbarkeit zu nehmen, da ein Stoffschluss zwischen dem wellen- oder rohrförmigen Bauteil und den Schaltelementen nicht erforderlich ist.
Durch den vorgeschlagenen Aufbau wird es möglich, ein gehärtetes wellen- oder rohrförmiges Bauteil einzusetzen. Dabei kann problemlos ein axialer Anschlag für ein weiteres Schaltungsteil vorgesehen bzw. realisiert werden. Beim Einsatz gehärteter Schaltelemente mit insbesondere gehärteten Schaltfingern ist eine hohe Verschleißfestigkeit gegeben. Des weiteren ergibt sich eine insgesamt sehr kompakte und damit platzsparende Konstruktion.
Kurze Beschreibung der Figuren
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 in perspektivischer Ansicht eine Betätigungsvorrichtung in Form einer Schaltwelle für ein Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe,
2 die Betätigungsvorrichtung in der Ansicht B gemäß 1 und
3 die Betätigungsvorrichtung im Schnitt A-A gemäß 2.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In den Figuren ist eine Betätigungsvorrichtung 1 in Form einer Schaltwelle zu sehen, die zur Durchführung eines Schaltvorgangs in einem Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe dient. Die Vorrichtung 1 weist dabei ein wellenförmiges Bauteil 2 auf, auf dem zwei Schaltelemente 3 und 4 fest angeordnet sind. Jedes Schaltelement 3, 4 hat mindestens einen Schaltfinger 8, 9, 10; vorliegend weist das Schaltelement 3 zwei Schaltfinger 8 und 9 auf, während das Schaltelement 4 nur einen Schaltfinger 10 hat.
Wesentlich ist, dass ein drehfester und axial fester Verbund zwischen wellenförmigem Bauteil 2 und Schaltelementen 3, 4 sichergestellt ist, um die Schaltfinger 8, 9, 10 bei der Betätigung des Bauteils 2 in eine definierte Position bewegen zu können.
Hierfür ist jedes Schaltelement 3, 4 mit einer Bohrung 11, 12 versehen, die so toleriert ist, dass sich zum zylindrischen Außenumfang des Bauteils 2 eine Presspassung 5 bzw. 6 ergibt.
Die axiale Erstreckung der Presspassungs-Kontaktfläche zwischen Schaltelementen 3, 4 und Bauteil 2 ist jedoch zu kurz, um einen festen Sitz der Schaltelemente 3, 4 auf dem Bauteil 2 unter allen denkbaren Betriebsbedingungen zu garantieren.
Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass die beiden Schaltelemente 3, 4 zwar mit Presspassung 5, 6 auf dem wellen- oder rohrförmigen Bauteil 2 sitzen, wobei allerdings weiter vorgesehen ist, dass Verbindungsmittel 7 vorhanden sind, mit denen eine Relativdrehung der mindestens zwei Schaltelemente 3, 4 verhindert wird.
Im Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsmittel 7 als Punkschweißung ausgeführt, wie es aus 3 ersichtlich ist. Durch einen oder mehrere Schweißpunkte wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Schaltelementen 3 und 4 hergestellt. Dies hat zur Folge, dass der Presssitz des sich gerade nicht im Schaltkontakt befindlichen Schaltelements genutzt wird, um im Verbund der beiden Schaltelemente 3, 4 eine hohe Festigkeit der Schaltelemente 3, 4 auf dem Bauteil 2 beim Schaltvorgang zu erreichen.
Obwohl die axiale Dicke der beiden Schaltelemente 3, 4 deutlich geringer als ca. 10 mm ist (was etwa nötig ist, um eine stabile drehfeste Verbindung zu erreichen), also zu gering ist, um mittels der Presspassung 5 oder 6 alleine den sicheren Verbund mit dem Bauteil 2 herzustellen, reicht die Festigkeit aus, wenn beide Presspassungen 5, 6 aufgrund der Verbindungsmittel 7 wirksam werden.
Dies ist mit einem herkömmlichen gestanzten Schaltfinger nicht zu erreichen, da die in der Funktionsfläche benötigte Materialdicke eine derartig massive Durchstellung nicht erlaubt.
Durch die vorgeschlagene Dopplung bzw. Zupaarung der Schaltelemente 3, 4 wird dieses Problem überwunden. Die Schaltelemente 3, 4 werden partiell oder umlaufend durchgestellt, wobei bei ausreichendem Bauraum auch eine zapfenförmige Verbindung möglich ist, die durch axiales Zusammendrücken der beiden Schaltelemente 3, 4 hergestellt werden kann. Im Ausführungsbeispiel wird – wie gesagt – eine Verschweißung der beiden (oder mehr) Schaltelemente 3, 4 vorgesehen.
Die Schaltelemente 3, 4 werden vor dem Schweißvorgang zueinander positioniert, miteinander verschweißt und ausgespindelt.
Somit steht zur Übertragung des Drehmoments die notwendige Fläche zur Verfügung. Durch die Festlegung der Schaltelemente 3, 4 auf dem Bauteil 2 alleine durch Presspassung ist eine Verschweißung mit letzterem nicht nötig, was die oben genanten Vorteile hat, insbesondere kommt es zu keiner Wärmeeinflusszone auf dem Bauteil 2. Die vorgeschlagene Konstruktion ermöglicht einen großen Freiheitsgrad an Werkstoffen. Vorzugsweise kommt z. B. ein duktiler Werkstoff mit guten Härteeigenschaften zum Einsatz (z. B. 16MnCr5).
Vorteilhaft ist schließlich, dass das Fügen mittels Pressverband eine exakte axiale Ausrichtung der Schaltelemente 3, 4 zu anderen Funktionsteilen der Schaltwelle ermöglicht.

1: Betätigungsvorrichtung
2: wellenförmiges Bauteil
3: Schaltelement
4: Schaltelement
5: Presspassung
6: Presspassung
7: Verbindungsmittel
8: Schaltfinger
9: Schaltfinger
10: Schaltfinger
11: Bohrung
12: Bohrung

Claims

Betätigungsvorrichtung (1) für ein bewegliches Teil eines Zahnräderwechselgetriebes, insbesondere Schaltwelle, mit einem wellen- oder rohrförmigen Bauteil (2), auf dem mindestens zwei Schaltelemente (3, 4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Schaltelemente (3, 4) mit Presspassung (5, 6) auf dem wellen- oder rohrförmigen Bauteil (2) sitzen, wobei Verbindungsmittel (7) vorhanden sind, mit denen eine Relativdrehung der mindestens zwei Schaltelemente (3, 4) verhindert wird.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (3, 4) mindestens einen sich radial nach außen erstreckenden Schaltfinger (8, 9, 10) aufweisen.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (7) als stoffschlüssige Verbindung zwischen den Schaltelementen (3, 4) ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung eine Schweißverbindung ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung eine Punktverschweißung ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung eine Lötverbindung ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (7) als formschlüssige Verbindung zwischen den Schaltelementen (3, 4) ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung einen Vorsprung in einem der Schaltelemente (3, 4) und eine korrespondierende Ausnehmung in einem anderen der Schaltelemente (3, 4) aufweist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung als sich in Achsrichtung erstreckender Stift und die korrespondierende Ausnehmung als Bohrung ausgebildet sind.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wellen- oder rohrförmige Bauteil (2), zumindest an seiner zylindrisch verlaufenden Außenfläche, eine gehärtete Oberfläche aufweist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (3, 4), zumindest im Bereich ihres Schaltfingers (8, 9, 10), eine gehärtete Oberfläche aufweisen.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bestandteil eines Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes ist.