-
Technisches Gebiet
-
Die
Erfindung betrifft ein Bauteil für
die Entkopplung von Schwingungsanregungen in einem Schaltgetriebe,
umfassend ein erstes Element und ein zweites Element, wobei die
Elemente durch mindestens ein erstes Elastomer miteinander verbunden sind,
wobei das erste Element das zweite Element umgibt und wobei die
Elemente relativ zueinander elastisch verschiebbar und/oder verdrehbar
sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung
eines Bauteils für
die Entkopplung von Schwingungsanregungen in einem Schaltgetriebe.
-
Stand der Technik
-
Bauteile
für die
Entkopplung von Schwingungsanregungen in Schaltgetrieben sind häufig notwendig,
um Torsionsschwingungen der Schaltstange zu bedampfen. Die unerwünschten
Torsionsschwingungen übertragen
sich über
eine Schaltmasse sowie auf einen üblicherweise vorgesehenen Seilzug oder
ein Schaltgestänge
bis hin zum Schalthebel, der vom Führer eines Kraftfahrzeugs bedient
wird. Hierdurch entstehen unerwünschte
Vibrationen am Schalthebel und Schnarrgeräusche durch den Seilzug.
-
Aus
dem Stand der Technik sind Lösungen bekannt,
welche elastische Elemente am Seil des Seilzuges vorsehen. Des Weiteren
ist es bekannt, die Reibung des Seils des Seilzuges zu erhöhen. Diese bekannten
Lösungen
sind jedoch nicht ausreichend, um die unerwünschten Schwingungen zufriedenstellend
zu bedampfen. Problematisch ist des Weiteren, dass die bekannten
Lösungen
den Schaltkomfort negativ beeinträchtigen. Aufgrund der erhöhten Reibung
des Seils des Seilzuges sowie undefinierter elastischer Elemente
wird der Schaltkomfort deutlich verschlechtert. Ganz konkret werden
die Exaktheit des Gangeinlegens, die Führung und Länge der Schaltwege sowie das
Auffinden der Gangposition verschlechtert.
-
Darstellung der Erfindung
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil der eingangs
genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Schwingungen
eines Schaltgetriebes wirkungsvoll bedämpft und die Bedienung des
Schaltgetriebes verbessert werden.
-
Die
vorliegende Erfindung löst
die zuvor genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs
1. Danach ist ein eingangs genanntes Bauteil gekennzeichnet durch
mindestens einen Anschlag, welcher die Verschiebung und/oder die
Verdrehung der Elemente begrenzt.
-
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt
worden, dass die Bedämpfung
der Schwingungen, welche durch das Schaltgetriebe eingetragen werden, durch
ein erstes Elastomer erzielt werden kann. Das erste Elastomer kann
derart weich ausgelegt werden, dass sich die Schwingungen nicht
bis zum Schalthebel fortpflanzen können. Ganz konkret ist erkannt worden,
dass das erfindungsgemäße Bauteil
im Bereich der Schaltmasse positioniert werden muss, um eine Fortpflanzung
der Schwingungen des Schaltgetriebes über die Schaltstange zum Schalthebel
zu unterbinden. Des Weiteren ist erkannt worden, dass die Vorkehrung
eines Anschlags erlaubt, eine definierte Drehmomentkennlinie zu
erzeugen, welche den Schaltkomfort verbessert.
-
Erfindungsgemäß ist insbesondere
erkannt worden, dass die relative Verdrehung des ersten Elements
gegenüber
dem zweiten Element über
einen ersten Drehwinkelbereich durch die Elastizität des ersten
Elastomers bestimmt wird. Wenn jedoch der erste Drehwinkelbereich überschritten
ist, kommt das erste beziehungsweise das zweite Element an einem Anschlag
zur Anlage, so dass die weitere Verdrehung des ersten Elements gegen
das zweite Element nicht mehr allein durch die Elastizität des ersten
Elastomers bestimmt wird. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau
des Bauteils ist somit eine spezielle progressive Drehmomentkennlinie
in Abhängigkeit
von der Verdrehung der Elemente zueinander einstellbar. Durch das
erfindungsgemäße Bauteil
können
die Drehwinkel der Schaltmasse auf kleinste Werte eingeschränkt werden,
um die unerwünschten
Schalthebelbewegungen zu minimieren. Die Drehwinkel der Schaltmasse,
die letztlich diese Schalthebelbewegungen bewirken, können durch
die Ausgestaltung des Anschlags so klein gewählt werden, dass die Schalthebelbewegungen
den Schaltkomfort nahezu nicht stören. Insoweit ist durch das
erfindungsgemäße Bauteil
eine komfortable Bedienung eines Schaltgetriebes ermöglicht.
Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
-
Der
Anschlag könnte
mindestens ein zweites Elastomer umfassen. Dabei ist konkret denkbar,
dass der Anschlag als Elastomer ausgestaltet ist. Die Ausgestaltung
des Anschlags als Elastomer erlaubt eine elastische Verdrehung und/oder
Verschiebung der Elemente relativ zueinander unter der Einwirkung zweier
Elastizitäten
beziehungsweise Federkonstanten. Dabei wirkt die Elastizität beziehungsweise
Federkonstante des ersten Elastomers über einen ersten Drehwinkelbereich.
Nach Erreichen eines bestimmten Drehwinkels, nämlich dann wenn ein Element
am Anschlag anstößt, wird
die weitere Verdrehung beziehungsweise Verschiebung durch eine zweite
Elastizität
bestimmt, die sich aus der Summe der Elastizität des ersten Elastomers und
des zweiten Elastomers zusammensetzt. Insoweit ermöglicht die Ausgestaltung des
Anschlags als Elastomer eine Parallelschaltung des ersten Elastomers
mit dem zweiten Elastomer. Das zur Verdrehung des ersten Elements
zum zweiten Element erforderliche Drehmoment ist daher eine Funktion
des Drehwinkels, wobei die in einzelnen Drehwinkelintervallen auftretenden Federkonstanten
ihrerseits Funktionen des Drehwinkels sind. Ein solches Bauteil
kann durch einen speziellen Drehmomentverlauf, nämlich eine Drehmomentkennlinie,
charakterisiert werden.
-
Das
zweite Elastomer könnte
zumindest an einem der Elemente anvulkanisiert sein. Der Vulkanisationsprozess
erlaubt eine sehr feste Verbindung eines Elastomers mit einem Metallbauteil.
Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass beide Elemente aus Metall
gefertigt sind. Des Weiteren ist denkbar, dass ein oder mehrere
zweite Elastomere entweder ausschließlich einem Element oder mehrere
zweite Elastomere beiden Elementen zugeordnet sind.
-
Mindestens
ein Anschlag könnte
den Elementen derart zugeordnet sein, dass zwischen den Elementen
materialfreie Bereiche bestehen. Die Ausbildung materialfreier Bereiche
erlaubt die Verdrehung und/oder Verschiebung des ersten Elements relativ
zum zweiten Element über
einen Verfahrweg, auf dem ausschließlich die Federkonstante beziehungsweise
Elastizität
des ersten Elastomers wirkt.
-
Das
zweite Element könnte
Rippen aufweisen, die unter Ausbildung von Spalten in Ausnehmungen
des ersten Elements eingreifen. Die Vorkehrung von Rippen am ersten
Element erlaubt die Ausbildung einer großen Anschlagsfläche zwischen
den Elementen.
-
Vor
diesem Hintergrund ist denkbar, dass mindestens ein Anschlag den
Spalt zwischen den Elementen unter Ausbildung eines materialfreien
Bereiches teilweise ausfüllt.
Dabei ist konkret denkbar, dass der Anschlag als Elastomer ausgestaltet
ist, das zumindest an einer Anschlagsfläche eines der Elemente angeordnet
ist.
-
Die
materialfreien Bereiche weisen eine Weite von höchstens 0,5 mm auf. Diese geringe
Weite legt einen sehr geringen Drehwinkel fest, über den die Elemente relativ
zueinander verdrehbar sind. Diese geringe Weite hat sich als besonders
vorteilhaft erwiesen, um Schalthebelbewegungen zu minimieren. Nach
Durchlaufen der materialfreien Bereiche kommt mindestens eines der
Elemente an dem Anschlag zur Anlage.
-
Das
erste Element könnte
höchstens
um 2,5° gegen
das zweite Element verdrehbar sein. Die Einschränkung des Drehwinkels auf diesen
Wert erlaubt eine besonders günstige
Bedämpfung
von Schwingungen, insbesondere Torsionsschwingungen, die vom Schaltgetriebe
auf den Schalthebel übertragen
werden.
-
Vor
diesem Hintergrund könnte
das erste Element höchstens
um 0,5° gegen
das zweite Element verdrehbar sein, bevor eines der Elemente an einem
Anschlag zur Anlage kommt. Der Verdrehwinkel von 0,5° korrespondiert
mit einer Weite der materialfreien Bereiche von höchstens
0,5 mm. Nach Durchlaufen des materialfreien Bereichs kommt zumindest
eines der Elemente an einem der Anschläge zur Anlage. Eine weitere
Verdrehung der Elemente relativ zueinander erfordert ein weitaus
höheres Drehmoment
als zum Durchlaufen der materialfreien Bereiche notwendig ist. Die
Drehmomentkennlinie steigt daher nach Anlegen des ersten Elements
an einem der Anschläge
deutlich an.
-
Das
erste Elastomer könnte
am ersten Element und am zweiten Element anvulkanisiert sein und
dadurch die beiden Elemente verliersicher und elastisch verbinden.
Durch diese konkrete Ausgestaltung ist sichergestellt, dass das
zweite Element in einer Ruhelage ausschließlich durch das erste Elastomer
am ersten Element festgelegt ist. Vor diesem Hintergrund ist konkret
denkbar, dass das erste Elastomer zweiteilig ausgestaltet ist, nämlich aus
zwei bogenförmigen
Elastomerspuren besteht. Die zweiteilige Ausführung des ersten Elastomers erlaubt
einen symmetrischen Aufbau des Bauteils. Das erste Elastomer kann
jedoch auch einteilig oder mehrteilig ausgestaltet sein.
-
Vor
diesem Hintergrund ist des Weiteren denkbar, dass der Anschlag aus
vier Elastomerspuren besteht, welche am ersten Element festgelegt sind.
-
Die
Elastomere könnten
Gummi umfassen. Gummi ist ein Werkstoff, der sich problemlos an
metallischen Bauteilen anvulkanisieren lässt. Das hier beschriebene
Bauteil ist ein Konstrukt zylindrischer, metallischer Elemente,
welche durch an beiden Elementen anvulkanisiertes Gummi verliersicher
miteinander verbunden sind.
-
Die
eingangs genannte Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren
zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils gelöst.
-
Erfindungsgemäß ist erkannt
worden, dass das erfindungsgemäße Verfahren
eine kostengünstige
und schnelle Herstellung eines Bauteils ermöglicht, bei dem zwei Elemente
durch sehr fein abstimmbare Verdrehwinkel gegeneinander verdreht werden
können.
Die kostengünstige
Fertigung beruht auf der Fertigung des Bauteils in nur zwei Schritten.
-
In
einem ersten Schritt werden die beiden metallischen Elemente durch
einen einzigen Vulkanisationsprozess miteinander verbunden. Nach
dem ersten Schritt sind in die beiden metallischen Elemente sowohl
durch das erste Elastomer als auch durch das oder die zweiten Elastomere
miteinander verbunden. In einem zweiten Schritt wird das Material des
Anschlags, nämlich
des zweiten Elastomers teilweise entfernt, um materialfreie Bereiche
zwischen den Elementen zu schaffen. Die materialfreien Bereiche
erlauben die Ausbildung eines Verfahrweges der Elemente relativ
zueinander, währenddessen
allein die Federkonstante des ersten Elastomers wirkt. Erfindungsgemäß ist konkret
erkannt worden, dass das nachträgliche
Entfernen von Elastomermaterial erlaubt, materialfreie Bereiche
geringster Ausdehnung auszubilden.
-
Würde man
zuerst das erste Elastomer anvulkanisieren und dann das zweite Elastomer,
so müssten
bei der Fertigung sehr hohe Anforderungen an die Dimensionierung
und Positionierung des zweiten Elastomers innerhalb des Bauteils
gestellt werden. Nachbearbeitungsschritte wären nahezu unumgänglich,
wenn man materialfreie Bereiche sehr geringer Ausdehnung schaffen
wollte.
-
Insoweit
ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
eine kostengünstige
und problemlose Fertigung eines Bauteils mit fein abstimmbarer Drehmomentkennlinie
angegeben.
-
Das
Material des Anschlags könnte
durch Hochdruckwasserstrahlen abgetrennt oder abgetragen werden.
Erfindungsgemäß ist erkannt
worden, dass Hochdruckwasserstrahlen nicht nur dünne Lagen eines Elastomers
abtrennen können,
sondern auch dickere Schichten. Des Weiteren ist erkannt worden,
dass Hochdruckwasserstrahlen sehr glatte Oberflächen erzeugen. Schließlich ist
erkannt worden, dass Hochdruckwasserstrahlen das Bauteil beziehungsweise
den Anschlag nicht mit Wärme
beaufschlagen. Insoweit ist ein Verziehen oder Verbrennen einzelner
Bereiche des Anschlags nahezu ausgeschlossen.
-
Die
Anschlagsflächen
des Anschlags könnten
gezahnt oder gerippt ausgestaltet sein. Die Ausprägung dieser
Strukturen erlaubt eine zusätzliche Einstellung
der Drehmomentkennlinie, indem nämlich
das Material geschwächt
und dadurch aufgeweicht wird.
-
Das
Material des Anschlags könnte
durch Laserstrahlen abgetrennt oder abgetragen werden. Besonders
hartes Anschlagsmaterial oder mit Verstärkungselementen versehenes
Material könnte durch
Laserstrahlen abgetragen werden. Laserstrahlen erlauben einen hohen
Energieeintrag auf einzelnen Punkten des Materials. Insoweit ist
denkbar, punktuell materialfreie Bereiche zu erzeugen.
-
Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits
auf die nachfolgende Erläuterung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Lehre
anhand der Zeichnung zu verweisen.
-
In
Verbindung mit der Erläuterung
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnung
-
In
der Zeichnung zeigen
-
1.
ein Bauteil, welches aus metallischen Elementen besteht, die durch
bogenförmige
Gummispuren miteinander verbunden sind, und
-
2 eine
Schaltung mit einer Schaltstange und einer Schaltmasse, der das
Bauteil gemäß 1 zugeordnet
ist.
-
Ausführung der Erfindung
-
1 zeigt
ein Bauteil für
die Entkopplung von Schwingungsanregungen in einem Schaltgetriebe.
Das Bauteil umfasst ein erstes Element 1 und zweites Element 2,
wobei die Elemente 1, 2 durch mindestens ein erstes
Elastomer 3a, 3b miteinander verbunden sind, wobei
das erste Element 1 das zweite Element 2 umgibt
und wobei die Elemente 1, 2 relativ zueinander
elastisch verschiebbar und/oder drehbar sind. Das Bauteil ist durch
mindestens einen Anschlag 4 gekennzeichnet, welcher die
Verschiebung und/oder die Verdrehung der Elemente 1, 2 begrenzt.
-
Der
Anschlag 4 ist als zweites Elastomer 4 ausgebildet,
welches eine andere oder die gleiche Elastizität bzw. Federkonstante aufweist
wie das erste Elastomer 3a, 3b.
-
Sowohl
das erste Elastomer 3a, 3b als auch das zweite
Elastomer 4 sind zumindest an einem der Elemente 1, 2 anvulkanisiert.
Die Elastomere sind als Gummi ausgestaltet. Das erste Elastomer 3a, 3b umfasst
zwei bogenförmige
Gummispuren 3a, 3b. Die Gummispuren 3a, 3b verbinden
das erste Element 1 und das zweite Element 2 verliersicher.
-
Mindestens
ein Anschlag 4 ist den Elementen 1, 2 derart
zugeordnet, dass zwischen den Elementen 1, 2 materialfreie
Bereiche 8 bestehen. Die materialfreien Bereiche 8 sind
als Schlitze ausgebildet.
-
Das
zweite Element 2 weist Rippen 5 auf, die unter
Ausbildung von Spalten 6 in Ausnehmungen 7 des
ersten Elements eingreifen. Das zweite Element 2 weist
zwei Rippen 5 auf, die diametral entgegengesetzt vom zweiten
Element 2 abragen. Die Rippen 5 sind im Querschnitt
trapezförmig
ausgestaltet und greifen in komplementär gestaltete Ausnehmungen 7 des
ersten Elements 1 ein.
-
Mindestens
ein Anschlag 4 füllt
den Spalt 6 zwischen Elementen 1, 2 unter
Ausbildung eines materialfreien Bereichs 8 teilweise aus.
Der Anschlag 4 umfasst vier Gummispuren, die den Wandungen
der Ausnehmungen 7 des ersten Elements 1 zugeordnet sind.
Die Elastomerspuren des Anschlags 4 weisen eine gerippte
oder gezahnte Anschlagsfläche
auf. Jedoch ist auch denkbar, die Anschlagsfläche eben auszugestalten.
-
Die
materialfreien Bereiche 8, die sich zwischen den Anschlagsflächen der
Elastomerspuren und den Rippen 5 erstrecken, weisen eine
Weite von höchstens
0,5 mm auf. Das erste Element 1 ist höchstens um einen Drehwinkel
von 0,5° gegen
das zweite Element 2 verdrehbar, bevor das zweite Element 2 an
einer Elastomerspur des Anschlags 4 zur Anlage kommt. Über den
Drehwinkel 0,5 wirkt die Federkonstante des ersten Elastomers 3a, 3b,
nämlich der
beiden bogenförmigen
Gummispuren 3a, 3b.
-
Nachdem
das zweite Element an den Anschlagsflächen der Elastomerspuren des
Anschlags 4 zur Anlage gekommen ist, wirken die Federkonstanten
zweier Elastomeranordnungen, nämlich
zweier Elastomerspuren des Anschlags 4 und der Gummispuren 3a, 3b,
in Summe. Insgesamt ist das erste Element 1 höchstens
um 2,5° gegen
das zweite Element 2 verdrehbar.
-
Die
Herstellung des in 1 beschriebenen Bauteils umfasst
die folgenden Verfahrensschritte:
- – Einlegen
des zweiten Elements 2 in das erste Element 1,
welches das zweite Element 2 umgibt.
- – Einbringen
des Rohmaterials für
die ersten und zweiten Elastomere.
- – Vulkanisieren
der Elastomere an die metallischen Elemente 1 und 2.
- – Abtragen
des Elastomermaterials des Anschlags 4 derart, dass zwischen
den Rippen 5 und den Wandungen der Ausnehmungen 7 eine
Elastomerspur verbleibt, die durch einen materialfreien Bereich 8 von
den Rippen 5 beabstandet ist.
-
2 zeigt
eine Schaltung mit einer Schaltstange 9 und einer Schaltmasse 10.
An einem Punkt 11 greift ein Seilzug oder ein Schaltgestänge an.
Das in 1 beschriebene Bauteil wird der Schaltmasse 10 zugeordnet
und bedämpft
Torsionsschwingungen der Schaltstange 9. Im Betrieb dürfen nur
sehr kleine Drehwinkel der Schaltmasse 10 zugelassen werden, da
bereits kleinste Drehwinkel zu sehr großen Schalthebelbewegungen führen. Daher
darf das erste Element 1 relativ zum zweiten Element 2 nur
um einen Drehwinkel von maximal 2,5° verdreht werden. Zur Festlegung
des Bauteils an der Schaltstange 9 ist dem zweiten Element 2 eine
Zahnung 12 zugeordnet.
-
Hinsichtlich
weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre
wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits
auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.
-
Abschließend sei
ganz besonders hervorgehoben, dass das zuvor rein willkürlich gewählte Ausführungsbeispiel
lediglich zur Erörterung
der erfindungsgemäßen Lehre
dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.