DE102006053790A1

DE102006053790A1 - Verfahren zum Fügen eines Schaltrades mit einem Kupplungskörper, sowie Fügestellenstruktur

Info

Publication number: DE102006053790A1
Application number: DE102006053790A
Authority: DE
Inventors: Nico Spitzenberg; Klaus Ullrich
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2008-05-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen eines Schaltrades (1) mit einem Kupplungskörper (2) sowie eine Fügestellenstruktur zur Durchführung des Verfahrens. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, das Schaltrad (1) und den Kupplungskörper (2) axial mittels Reibschweißens miteinander zu verbinden. Hierdurch wird ein kostengünstiges Verfahren zur Verfügung gestellt, mittels welchem auch der Wärmeeintrag in das Schaltrad (1) und den Kupplungskörper (2) und der daraus resultierende Verzug der Bauteile erheblich reduziert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen eines Schaltrades mit einem Kupplungskörper. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Fügestellenstruktur zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Herstellung von Kraftfahrzeugschaltgetrieben ist es bekannt, ein Schaltrad mit einem Kupplungskörper durch eine mittels eines Laserstrahlschweißverfahrens hergestellten Schweißnaht miteinander zu verbinden.
Durch die Anschaffung der hierfür erforderlichen Schweißanlagen ist dieses Verfahren jedoch besonders kostenintensiv. Außerdem kommt es durch das Laserstrahlschweißen zu einem hohen Wärmeeintrag in die zu verschweißenden Bauteile, welcher zu unerwünschten Gefügeveränderungen und zu einem Bauteilverzug führen kann.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Fügen eines Schaltrades mit einem Kupplungskörper zur Verfügung zu stellen. Insbesondere sollen auch die Kosten des Verfahrens reduziert werden. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung eine neue Gestaltung der Fügestellenstruktur anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei welchem das Schaltrad und der Kupplungskörper axial mittels Reibschweißen miteinander verbunden werden. Hierdurch werden unerwünschte Gefügeveränderungen und ein Verzug der Bauteile verhindert, da der Wärmeeintrag beim Reibschweißen erheblich geringer ist, als der Wärmeeintrag beim Strahlschweißen nach dem Stand der Technik. Außerdem wird ein kostengünstigeres Verfahren zur Verfügung gestellt, da die Anlagekosten für das Reibschweißen im Vergleich zu den Anlagekosten für das Strahlschweißen erheblich geringer sind.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch dadurch erreicht, dass vor dem Reibschweißen mindestens ein Vorsprung in einem Fügebereich des Kupplungskörpers und/oder des Schaltrades erzeugt wird, welcher während des Reibschweißens zumindest teilweise aufgeschmolzen wird, wobei sich das aufgeschmolzene Material während des Reibschweißens radial in einen von dem Kupplungskörper und dem Schaltrad gebildeten Zwischenraum ausbreitet. Durch das aufgeschmolzene Material wird die Fügefläche zwischen dem Schaltrad und dem Kupplungskörper radial vergrößert. Hierdurch wird die Festigkeit der Verbindung erheblich erhöht, da auch das sich radial ausbreitende Material zur Verschweißung der beiden Fügepartner beiträgt.
Die zweitgenannte Aufgabe wird durch eine Fügestellenstruktur gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 3 gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also eine Fügestellenstruktur für das axiale Fügen eines Schaltrades mit einem Kupplungskörper mittels Reibschweißen vorgesehen, bei welcher das Schaltrad oder der Kupplungskörper zumindest einen während des Reibschweißens teilweise aufschmelzenden, axial ausgerichteten und rotationssymmetrischen Vorsprung aufweist. Durch die Anordnung des Vorsprungs wird definiert, an welcher Stelle die beiden Fügepartner miteinander verschweißt werden. Durch die axiale Länge des Vorsprungs wird festgelegt, wie viel Material beim Reibschweißen aufgeschmolzen werden kann und durch das Volumen des aufgeschmolzenen und sich radial ausbreitenden Material wird wiederum die Größe der Fügefläche festgelegt. Weiterhin kann durch die axiale Länge des Vorsprungs und das Volumen des aufgeschmolzenen Materials der Abstand zwischen dem Schaltrad und dem Kupplungskörper nach dem Reibschweißvorgang definiert werden.
Eine andere besondere vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass das Schaltrad und der Kupplungskörper jeweils einen axial ausgerichteten rotationssymmetrischen Vorsprung aufweisen, wobei die Vorsprünge des Schaltrades und des Kupplungskörper koaxial zueinander angeordnet sind. Durch die koaxiale Anordnung der Vorsprünge des Schaltrades und des Kupplungskörpers wird gewährleistet, dass beim Reibschweißen ausschließlich die Stirnseiten der Vorsprünge gegeneinander anliegen, so dass ausschließlich das Material der Vorsprünge aufgeschmolzen wird.
Dabei erweist es sich als besonders zweckmäßig, dass das Schaltrad und der Kupplungskörper jeweils zumindest zwei axial ausgerichtete rotationssymmetrische Vorsprünge aufweisen, wobei die Vorsprünge des Schaltrades und des Kupplungskörpers koaxial zueinander angeordnet sind. Die Vorsprünge begrenzen einen Hohlraum zwischen dem Kupplungskörper und dem Schaltrad, wobei sich ein Großteil des radial ausbreitenden aufgeschmolzenen Materials der Vorsprünge in diesem Hohlraum ausbildet. Durch die Ausgestaltung des Hohlraumes wird ein undefiniertes Ausbreiten des aufgeschmolzenen Materials verhindert. Ab einem bestimmten Materialvolumen wird durch weiteres, in den Hohlraum drängendes Material ein Staudruck im Hohlraum aufgebaut, welcher die Dichte des Materials im Hohlraum vergrößert und die Festigkeit der Schweißverbindung verbessert.
In einer weiteren vorteilhaften Abwandlung ist vorgesehen, dass radial neben den Vorsprüngen des Schaltrades und/oder des Kupplungskörpers zumindest eine Ausnehmung vorgesehen ist. Hierdurch besteht die Möglichkeit, die Größe bzw. Ausgestaltung des durch die Vorsprünge begrenzten Hohlraumes je nach Ausgestaltung und Werkstoffeigenschaften der beiden Fügepartner zu verändern.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Diese zeigt in
1 ein Schaltrad und einen Kupplungskörper in einer geschnittenen Darstellung;
2 das durch Reibschweißen mit dem Kupplungskörper verbundene Schaltrad in einer geschnittenen Darstellung.
1 zeigt eine Fügestellenstruktur eines Schaltrades 1 und eines Kupplungskörper 2 in einer geschnittenen Darstellung. Die Drehachsen 3 des Schaltrades 1 und des Kupplungskörpers 2. sind koaxial angeordnet. In einem Fügebereich 4 des Schaltrades 1 und des Kupplungskörpers 2 sind jeweils zwei axial ausgerichtete rotationssymmetrische Vorsprünge 5, 6 angeordnet, wobei die Vorsprünge 5, 6 des Schaltrades 1 koaxial zu den Vorsprüngen 5, 6 des Kupplungskörpers 2 angeordnet sind. Das Schaltrad weist zwischen den beiden Vorsprüngen eine Ausnehmung 7 auf. Die radial innen liegenden Vorsprünge 5 des Schaltrades 1 und des Kupplungskörpers 2 weisen in einem den Drehachsen 3 zugewandten Bereich eine Abschrägung 8 auf.
2 zeigt das durch Reibschweißen mit dem Kupplungskörper 2 verbundene Schaltrad 1 in einer geschnittenen Darstellung. Durch das axiale Reibschweißen wurde das Material der Vorsprünge 5, 6 zumindest teilweise aufgeschmolzen und hat sich radial ausgebreitet. Hierdurch haben sich in einem Zwischenraum 9 zwischen dem Schaltrad 1 und dem Kupplungskörper 2 mehrere Schweißwülste 10 ausgebildet, wobei sich ein Großteil des aufgeschmolzenen Materials in einen durch die Vorsprünge 5, 6 des Schaltrades 1 und des Kupplungskörpers 2 begrenzten Hohlraum 11 ausgebreitet haben. Durch die an dem Vorsprung 5 angeordneten Abschrägungen 8 kann die Ausbreitung des aufgeschmolzenen Materials eingeschränkt werden, so dass sich in diesem Bereich keine oder nur eine kleine Schweißwulst 10 bildet.

1: Schaltrad
2: Kupplungskörper
3: Drehachse
4: Fügebereich
5: Vorsprung
6: Vorsprung
7: Ausnehmung
8: Abschrägung
9: Zwischenraum
10: Schweißwulst
11: Hohlraum

Claims

Verfahren zum Fügen eines Schaltrades (1) mit einem Kupplungskörper (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltrad (1) und der Kupplungskörper (2) axial mittels Reibschweißen miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Reibschweißen mindestens ein Vorsprung (5, 6) in einem Fügebereich (4) des Kupplungskörpers (2) und/oder des Schaltrades (1) erzeugt wird, welcher während des Reibschweißens zumindest teilweise aufgeschmolzen wird, wobei sich das aufgeschmolzene Material während des Reibschweißens radial in einen von dem Kupplungskörper (2) und dem Schaltrad (1) gebildeten Zwischenraum (9) ausbreitet.
Fügestellenstruktur für das axiale Fügen eines Schaltrades (1) mit einem Kupplungskörper (2) mittels Reibschweißen, wobei das Schaltrad (1) oder der Kupplungskörper (2) zumindest einen während des Reibschweißens teilweise aufschmelzenden, axial ausgerichteten und rotationssymmetrischen Vorsprung (5, 6) aufweist.
Fügestellenstruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltrad (1) und der Kupplungskörper (2) jeweils einen axial ausgerichteten rotationssymmetrischen Vorsprung (5, 6) aufweisen, wobei die Vorsprünge (5, 6) des Schaltrades (1) und des Kupplungskörpers (2) koaxial zueinander angeordnet sind.
Fügestellenstruktur nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltrad (1) und der Kupplungskörper (2) jeweils zumindest zwei axial ausgerichtete rotationssymmetrische Vorsprünge (5, 6) aufweisen, wobei die Vorsprünge (5, 6) des Schaltrades (1) und des Kupplungskörpers (2) koaxial zueinander angeordnet sind.
Fügestellenstruktur nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass radial neben den Vorsprüngen (5, 6) des Schaltrades (1) und/oder des Kupplungskörpers (2) zumindest eine Ausnehmung (7) vorgesehen ist.