DE102006061126A1 - Schaltgabeleinrichtung - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltgabeleinrichtung für ein Schaltgetriebe mit einem Gabelkorpus der wenigstens eine Schaltflanke mit einem Gleitschuhsitzabschnitt aufweist, wobei auf diesem Gleitschuhsitzabschnitt eine Gleitschuhstruktur angeordnet ist die auf einer dem Gleitschuhsitzabschnitt abgewandten Außenfläche eine Gleitfläche bildet.
- Aus
DE 10 126 436 A1 ist eine Schaltgabel für ein Fahrzeugschaltgetriebe bekannt, die einen gabelförmig ausgebildeten Grundkörper aufweist. Der Grundkörper bildet zwei Schaltflanken, die in ihrem Endbereich jeweils mit einem aus einem Messing-Werkstoff gefertigten Gleitschuh versehen sind. Der Grundkörper ist aus einem Stahlmaterial gefertigt. Die Gleitschuhe sind durch Widerstandsschweißen mit dem Grundkörper stofflich verbunden und insoweit hochfest an dem Grundkörper gesichert. - Aus
JP 7-133865 A - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltgabeneinrichtung für ein Schaltgetriebe zu schaffen, die sich durch eine hohe Verschleißbeständigkeit auszeichnet und unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten günstig herstellbar ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltgabeleinrichtung für ein Schaltgetriebe mit:
- – einem Gabelkorpus der wenigstens eine Schaltflanke aufweist,
- – einem an der Schaltflanke ausgebildeten Gleitschuhsitzabschnitt,
- – wenigstens einer in dem Gleitschuhsitzabschnitt ausgebildeten Ausnehmung,
- – einer Gleitschuhstruktur mit einer auf dem Gleitschuhsitzabschnitt aufsitzenden Sitzfläche und einer der Sitzfläche abgewandten Gleitfläche,
- – wobei die Gleitschuhstruktur einen über die Sitzfläche hervorkragenden und in die Ausnehmung des Gleitschuhsitzabschnitts eindringenden Überstand aufweist,
- – wobei sich diese Schaltgabeleinrichtung dadurch auszeichnet, dass der Überstand eine Verankerungsumfangsfläche bildet die an der Innenumfangswandung der Ausnehmung aufsitzt und hierdurch verankert ist.
- Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine aus einer relativ dünnen Materiallage gefertigte Gleitschuhstruktur in einer prozesstechnisch gut beherrschbaren Weise hinreichend sicher an der zugeordneten Schaltflanke zu befestigen.
- Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verankerung der Gleitschuhstruktur indem die durch den Überstand gebil dete Verankerungsumfangsfläche an der Innenumfangswandung der Ausnehmung unter radialer Pressung aufsitzt. Hierbei wird es insbesondere möglich, die Gleitschuhstruktur kraftschlüssig in der Ausnehmung zu verankern.
- Es ist auch möglich, insbesondere durch entsprechende Gestaltung der Ausnehmung den einstückig mit der Gleitschuhstruktur ausgeführten Überstand in der Ausnehmung formschlüssig zu verankern. Diese formschlüssige Verankerung kann insbesondere erreicht werden, indem in der, in der Schaltflanke ausgebildeten Ausnehmung unmittelbar unterhalb der vorderen Umfangskante derselben eine Ringnut ausgebildet ist.
- Es ist möglich, die Gleitschuhstruktur so zu gestalten, dass diese einen in der Art eines im Verhältnis zum Durchmesser kurzen, jedoch massiven Zylinderzapfens ausgeführten Überstand aufweist, der als solcher in die Ausnehmung eingepresst ist. Diese Bauform eignet sich insbesondere bei der Realisierung der Gleitschuhstruktur aus Werkstoffen mit hohem Elastizitätsmodul.
- Das erfindungsgemäße Konzept zur Verankerung der Gleitschuhstruktur an der Schaltflanke einer Schaltgabeleinrichtung eignet sich in besonders vorteilhafter Weise für die Realisierung der Gleitschuhstruktur aus einem plastisch verformbaren Metallmaterial. Bei diesem Metallmaterial kann es sich um eine homogene Metalllegierung mit entsprechenden Gleitfunktionseigenschaften handeln. Vorzugsweise jedoch wird die Gleitschuhstruktur aus einem Metallmaterialabschnitt gefertigt, der mehrere Materiallagen mit unterschiedlichen Materialeigenschaften aufweist. Die der Gleitfläche benachbarte, bzw. diese bildende Materiallage kann hierbei insbesondere aus einem im Hinblick auf vorteilhafte Gleiteigenschaften ausgewählten Werkstoff mit entsprechendem Gefügeaufbau gebildet sein. Die tiefer liegenden, insbesondere an die Sitzfläche angrenzenden Materiallagen können so gestaltet sein, dass diese einerseits eine wirkungsvolle Unterstützung der Gleitmateriallage und andererseits eine besonders sichere Verankerung der Gleitschuhstruktur an der Schaltflanke ermöglichen.
- Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Befestigung der anfangs als Gleitschuhplättchen ausgestatteten Gleitschuhstruktur durch Einpressen und hierbei plastische Umformung eines die Ausnehmung zunächst überdeckenden Materialabschnittes. Der Überstand kann insbesondere hierbei derart dimensioniert sein, dass dessen in Einpressrichtung gemessene Axiallänge kleiner ist als der Durchmesser der Ausnehmung. Der Überstand kann hierbei als tassenartige Versenkung ausgebildet sein, wobei dieser Überstand in radialer Richtung wirkungsvoll durch die Bodenfläche dieser Tassenstruktur in radialer Richtung ausgesteift ist. Die Axiallänge des Überstands entspricht vorzugsweise wenigstens dem 1,5 fachen Betrag der Dicke des Metallplättchens und ist vorzugsweise kürzer als der Durchmesser der Ausnehmung.
- Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gleitschuhplättchen derart gestaltet, dass dieses einen Randsteg aufweist. Durch diesen Randsteg kann einerseits eine Schaltflankeninnenfläche abgedeckt werden, andererseits wird hierdurch auch das Gleitschuhplättchen in sich ausgesteift.
- Das erfindungsgemäße Konzept zur Ausstattung einer Schaltgabeleinrichtung mit einer Gleitschuhstruktur eignet sich insbesondere für Schaltgabeleinrichtungen, die zwei Schaltflanken aufweisen. Die erfindungsgemäße Gleitschuhstruktur kann hierbei an den jeweiligen Schaltflanken sowohl auf einer Einrück-, als auch auf einer Ausrückseite der jeweiligen Schaltflanke angebracht werden.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
-
1 eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltgabeleinrichtung für ein Schaltgetriebe, einschließlich einer Skizze zur Veranschaulichung der Verankerung eines Gleitschuhplättchens, -
2 eine perspektivische Detaildarstellung eines zur Bildung einer erfindungsgemäßen Gleitschuhstruktur verwendeten Gleitschuhplättchens, -
3 ebenfalls eine perspektivische Ansicht des Gleitschuhplättchens zur Veranschaulichung der inneren Sitzfläche desselben, -
4 eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Gleitschuhplättchens in verpresstem Zustand, -
5 eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung des im verpressten Zustand im Bereich der Sitzfläche des Gleitschuhplättchens ausgebildeten Überstands. - Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
- Die in
1 dargestellte Schaltgabeleinrichtung S umfasst einen Gabelkorpus der beispielsweise durch Zieh-/Biegeumformung aus einem Stahlblechmaterial gefertigt ist. Der Gabelkorpus umfasst eine erste Schaltflanke1 und eine zweite Schaltflanke2 . Jede dieser Schaltflanken1 ,2 bildet einen Gleitschuhsitzabschnitt3 ,4 , auf welchem eine Gleitschuhstruktur5 ,6 sitzt. Jede der Gleitschuhstrukturen5 ,6 bildet eine in dieser Darstellung nicht erkennbare, auf dem jeweiligen Gleitschuhsitzabschnitt3 ,4 aufsitzende Sitzfläche12 (siehe3 und5 ) und eine in dieser Darstellung dem Betrachter zugewandte Gleitfläche5a ,6a . - Die Schaltgabeleinrichtung S zeichnet sich dadurch aus, dass die jeweilige Gleitschuhstruktur
5 ,6 einen über die Sitzfläche12 hervorkragenden und in den Gabelkorpus eindringenden Überstand7 aufweist, wobei der Überstand7 eine Verankerungsumfangsfläche8 bildet, die an der Innenumfangswandung9 der Ausnehmung9a aufsitzt und hierdurch verankert ist. - Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Verankerung der Verankerungsumfangsfläche
8 in der Ausnehmung9a unter radialer Pressung des Materials des Überstands7 . Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ausnehmung9 so gestaltet, dass diese einwärts geringfügig erweitert ist, sodass der Überstand7 in der Ausnehmung9a auch formschlüssig verankert ist. Der Überstand7 ist durch Einpressen entsprechender Stempelelemente in einen zunächst die jeweilige Ausnehmung9a überdeckenden Materialabschnitt des Gleitschuhplättchens10 gebildet. Der Überstand7 ergibt sich hierbei durch Ziehumformung. - Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Gleitschuhstrukturen
5 ,6 aus einem Flachmaterial gefertigt. Bei diesem Flachmaterial handelt es sich insbesondere um ein plastisch umformbares Metallmaterial. Dieses Metallmaterial kann mehrere Materiallagen aufweisen, wobei die den hier erkennbaren Gleitflächen5a bzw.6a benachbarten Materiallagen als Gleitfunktionsflächen ausgelegt sind, wogegen die tiefer liegenden Materiallagen so gestaltet sein können, dass diese primär als Trägerlagen und der hochfesten Verankerung der Gleitschuhstruktur an der jeweiligen Schaltflanke1 ,2 dienen. - Wie aus der Darstellung gemäß
1 weiter hervorgeht, ist der Überstand7 derart dimensioniert, dass dessen in Einpressrichtung gemessene Axiallänge L kleiner ist als der Durchmesser D der Ausnehmung. Der Durchmesser D der Ausnehmung entspricht vorzugsweise wenigstens der 4-fachen Dicke t des zur Bildung der Gleitschuhstrukturen5 ,6 verwendeten Gleitschuhplättchens10 . - Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist jede Gleitschuhstruktur
5 ,6 jeweils mit zwei Überständen7 versehen und über diese an dem Gabelkorpus verankert. Die an den Schaltflanken1 ,2 ausgebildeten Sitzabschnitte3 ,4 sind als geringfügig gegenüber einer Stirnfläche F abgesenkte Flächenabschnitte ausgeführt. Das Maß der Absenkung gegenüber der Stirnfläche F ist kleiner als die Dicke t des Gleitschuhplättchens10 . - In
2 ist ein zur Bildung der bei der Schaltgabeleinrichtung nach1 angebrachten Gleitschuhstruktur vorgesehenes aus einem Flachmaterial gefertigtes Gleitschuhplättchen10 in einem Ausgangszustand dargestellt. Dieses Gleitschuhplättchen besteht aus einem plastisch umformbaren Metallmaterial. Die Befestigung dieses Flachmaterialplättchens an dem Gabelkorpus gemäß1 erfolgt indem dieses zunächst auf den entsprechenden Gleitschuhsitzabschnitt3 ,4 aufgelegt wird und anschließend durch Einpressen einer Stempeleinrichtung eine plastische Umformung eines die Ausnehmung9a (siehe1 ) überdeckenden Materialabschnitts7a ,7b erfolgt. - Das hier dargestellte Gleitschuhplättchen
10 ist mit einem Randsteg11 versehen der als solcher das Gleitschuhplättchen10 aussteift und zudem eine die Innenwandung der jeweiligen Schaltflanke1 ,2 überdeckende Decklage bildet insbesondere bei Sonderbelastungen ebenfalls als Gleitkontakt oder Zusatzführungsfläche fungieren kann. - In
3 ist das Gleitschuhplättchen10 mit Blick auf dessen, zur Auflage auf dem jeweiligen Gleitschuhsitzabschnitt3 ,4 vorgesehene Sitzfläche12 dargestellt. Der Randsteg11 ist derart ausgebildet, dass dessen Überstandsmaß U über die Sitzfläche12 wenigstens der Materialdicke des Flachmaterialplättchens10 entspricht. - In
4 ist das erfindungsgemäß zu einer an der Schaltgabeleinrichtung verankerten Gleitschuhstruktur umgeformte Flachmaterialplättchen in einem Zustand dargestellt in welchem dieses bereits durch plastische Umformung mit den zur Verankerung in der entsprechenden Verankerungsausnehmung9 der jeweiligen Schaltflanke1 ,2 vorgesehenen Überständen7 versehen ist. Diese Überstände7 können, wie hier dargestellt, von der Seite der Gleitfläche5a ,6a aus als flache, tassenartige Versenkungen erscheinen. In diese Versenkungen kann gegebenenfalls ein ebenfalls aus einem Gleitmaterial gefertigter Schließ- oder Füllpfropfen eingepresst sein. - In
5 ist das zu einer erfindungsgemäßen Gleitschuhstruktur umgeformte Flachmaterialplättchen10 mit Blick auf die in diesem Zustand eigentlich auf der entsprechenden Sitzfläche3 ,4 des Gabelkorpus aufsitzende Sitzfläche12 dargestellt. Wie erkennbar, bilden die beiden Überstände7 eine als Verankerungsumfangsfläche8 fungierende Außenfläche, die unter einem hochfesten Presssitz in der entsprechenden Ausnehmung der jeweiligen Schaltflanke1 ,2 sitzt. - Die erfindungsgemäße Schaltgabeleinrichtung eignet sich insbesondere zur Anwendung in Schaltgetrieben, bei welchen aufgrund hoher Relativgeschwindigkeiten zwischen den Gleitschuhstrukturen und den durch diese geführten Getriebekomponenten relativ hohe Temperaturen auftreten können. In die bereits in dem Gabelkorpus im Bereich der Gleitschuhsitzabschnitte ausgebildeten Aufnahmebohrungen werden die vorzugsweise bereits teilweise vorgeformten Gleitschuhe (z. B. rechtwinklig vorgeformt) mittels plastischer Verformung in die Bohrungen gezogen (ähnlich Toxen).
- Weiterhin ist es möglich, vorgeformte Gleitschuhe mit entsprechenden Warzen auszubilden und diese in die Gabelbohrung einzupressen. Dieses ist insbesondere bei der Realisierung der Gleitschuhstrukturen aus Werkstoffen mit hohem E-Modul vorteilhaft, da sich derartige Gleitschuhstrukturen nicht oder nur bedingt plastisch verformen lassen.
- Die erfindungsgemäßen Gleitschuhstrukturen können insbesondere aus Lagermaterialien, wie beispielsweise einem Messing- oder Bronzematerial sowie insbesondere auch einem mit Messing oder Bronze beschichteten Blech- oder Bandmaterial gefertigt sein.
- Die erfindungsgemäßen Gleitschuhstrukturen können weiterhin aus einem Trägermaterial, z. B. einem Stahlmaterial gefertigt sein, das mit einem Gleitmaterial, beispielsweise mit einer Dicke von ca. 0,1 bis 0,2 mm versehen ist.
- Die erfindungsgemäße Schaltgabeleinrichtung ist gegenüber Kunststoffkonzepten erheblich temperaturbeständiger und erlaubt damit auch die Führung von Bauteilen unter hoher Drehzahl.
- Das erfindungsgemäße Konzept zur Befestigung der Gleitschuhstrukturen eignet sich insbesondere auch bei der Ausführung der Schaltgabeleinrichtungen als Schaltgabeleinrichtungen mit einem Aluminiumkorpus. Das erfindungsgemäße Konzept eignet sich insbesondere auch bei der Realisierung der Schaltgabeleinrichtung als relativ schmale Schiebemuffen, da das zur Realisierung der Gleitschuhstruktur erforderliche Bandmaterial deutlich dünner ausgeführt werden kann als dies beispielsweise bei der Ausbildung von Gleitschuhstrukturen aus Kunststoffmaterialien der Fall ist.
- Die erfindungsgemäße Schaltgabeleinrichtung zeichnet sich durch einen robusten Aufbau aus und ermöglicht damit auch die Übertragung hoher Schaltkräfte. Durch das erfindungsgemäße Konzept wird auch die Gefahr reduziert, dass die Gleitschuhstrukturen abgequetscht oder abgeschert werden.
- Aufgrund des erfindungsgemäß ermöglichten radialen Anlaufs an den durch die Randstege gebildeten Gleitflächen (im Schiebemuffengrund) können über den jeweiligen Gleitschuh ggf. große Kräfte und ggf. auch Querbeanspruchungen abgefangen werden.
- Bei der Ausführung des Überstands
7 als gezogenen Tassenabschnitt kann der zur Verankerung des Gleitschuhplättchens beitragende radiale Anpressdruck der Umfangswandung8 an die Innenumfangsfläche9a der Ausnehmung9 unter Mitwirkung des den Tassenboden bildenden Materialabschnitts aufgebaut werden. Dieser Materialabschnitt kann hierbei derart belastet werden, dass ein leichtes Fließen des Werkstoffes und damit eine radiale Aufspannung des Überstandes7 eintritt. Es ist auch möglich, den Überstand7 bereits vor Ansetzen des Gleitschuhplättchens10 in diesem auszubilden und erst nach Ansetzen des Gleitschuhplättchens10 eine lokale Umformung des Überstands vorzunehmen die zu einer hinreichend sicheren Verankerung des Gleitschuhplättchens10 an der entsprechende Flanke1 ,2 führt. Insbesondere für diese Variante ist es möglich, den Tassenboden als zunächst leicht zur Gleitfläche in konvex ausbauchenden Boden auszubilden und diesen nach Ansetzen des Gleitschuhplättchens flach zu pressen, so dass eine radiale Ausstemmung des Umfangsrandbereiches8 des Überstandes7 erfolgt. - Die Ausnehmung
9 kann auch als Durchgangsbohrung ausgeführt sein. In diese Durchgangsbohrung können die Überstände7 zweier, auf einander gegenüberliegenden Seiten der Schaltflanke1 ,2 angeordneter Gleitschuhplättchen10 eingepresst sein, so dass die Bodenflächen dieser einander zugewandten Überstände aneinanderstoßen. Es ist möglich diese Bodenflächen so zu gestalten, dass diese miteinander in Eingriff treten, insbesondere verclincht sind.
Claims (15)
- Schaltgabeleinrichtung für ein Schaltgetriebe mit: – einem Gabelkorpus der wenigstens eine Schaltflanke (
1 ,2 ) aufweist, – einem an der Schaltflanke (1 ,2 ) ausgebildeten Gleitschuhsitzabschnitt (3 ,4 ), – wenigstens einer in dem Gleitschuhsitzabschnitt (3 ,4 ) ausgebildeten Ausnehmung (9 ), – einer Gleitschuhstruktur (5 ,6 ) mit einer auf dem Gleitschuhsitzabschnitt (3 ,4 ) aufsitzenden Sitzfläche (12 ) und einer der Sitzfläche (12 ) abgewandten Gleitfläche (5a ,6a ), – wobei die Gleitschuhstruktur (5 ,6 ) einen über die Sitzfläche (12 ) hervorkragenden und in die Ausnehmung (9 ) des Gleitschuhsitzabschnitts (3 ,4 ) eindringenden Überstand (7 ) aufweist – dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (7 ) eine Verankerungsumfangsfläche (8 ) bildet die an der Innenumfangswandung (9a ) der Ausnehmung (9 ) aufsitzt und hierdurch verankert ist. - Schaltgabeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Überstand (
7 ) gebildete Verankerungsumfangsfläche (8 ) an der Innenumfangswandung (9a ) der Ausnehmung unter radialer Pressung aufsitzt - Schaltgabeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (
7 ) durch die Verankerungsumfangsfläche (8 ) kraftschlüssig in der Ausnehmung (9 ) verankert ist. - Schaltgabeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (
7 ) durch die Verankerungsumfangsfläche (8 ) in der Ausnehmung (9 ) formschlüssig verankert ist. - Schaltgabeleinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (
7 ) in die Ausnehmung (9 ) eingepresst ist. - Schaltgabeleinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschuhstruktur (
5 ,6 ) als Flachmaterialplättchen (10 ) ausgeführt ist. - Schaltgabeleinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschuhstruktur (
5 ,6 ) aus einem Metallmaterial gefertigt ist. - Schaltgabeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschuhstruktur (
5 ,6 ) mehrere Materiallagen mit unterschiedlichen Materialeigenschaften aufweist. - Schaltgabeleinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (
7 ) durch Einpressen und plastische Umformung eines die Ausnehmung zunächst überdeckenden Materialabschnitts eines Gleitschuhplättchens (10 ) gebildet ist. - Schaltgabeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (
7 ) durch einen über die Sitzfläche (12 ) hervorkragenden Massivzapfen gebildet ist. - Schaltgabeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (
9 ) als im Querschnitt kreisförmige Ausnehmung ausgeführt ist, und dass der Überstand (7 ) derart dimensioniert ist, dass dessen in Einpressrichtung gemessene Axiallänge (L) kleiner ist als der Durchmesser (D) der Ausnehmung (9 ). - Schaltgabeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitschuhplättchen (
10 ) mit einem Randsteg (11 ) versehen ist. - Schaltgabeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sitzabschnitt (
3 ,4 ) zwei Ausnehmungen (9 ) ausgebildet sind, und dass das Gleitschuhplättchen (10 ) durch zwei Überstände (7 ) in dem Gleitschuhsitzabschnitt (3 ,4 ) verankert ist. - Schaltgabeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschuhstruktur (
5 ,6 ,10 ) aus einem Flachmaterial gefertigt ist - Schaltgabeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gabelkorpus als Ringsegment ausgeführt ist das sich über einen Umfangswinkel von ca. 180° erstreckt und das zwei Schaltflanken (
1 ,2 ) bildet die jeweils Sitzabschnitte (3 ,4 ) tragen, wobei die durch diese Schaltflanken (1 ,2 ) gebildeten Sitzabschnitte (3 ,4 ) einander bezüglich einer Ringsegmentachse diametral gegenüberliegen.
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