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Die
Erfindung betrifft eine Schaltgabel für ein Schaltgetriebe eines
Kraftfahrzeugs der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein
Verfahren zum Herstellen einer Schaltgabel der im Oberbegriff des Patentanspruchs
10 angegebenen Art.
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Eine
derartige Schaltgabel ist dabei beispielsweise bereits aus der
DE 10 2004 022 652
A1 als bekannt zu entnehmen und dient in mechanischen Schaltgetrieben
zum axialen Positionieren von Schiebemuffen auf jeweiligen Getriebewellen.
Um die Verschleißfestigkeit
insbesondere der auf Reibung beanspruchten Gleitbereiche der Schaltgabel zu
erhöhen,
werden diese durch ein Flammspritzverfahren mit einer tribologischen
Oberflächenbeschichtung
aus Messing beschichtet. Alternativ ist es auch bekannt, Gleitsteine
aus Messing an den Gleitbereichen zu befestigen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltgabel der eingangs
genannten Art zu schaffen, welche eine verbesserte Verschleißfestigkeit
aufweist und kostengünstiger
herstellbar ist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Schaltgabel für
ein Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1
sowie durch ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Schaltgabel
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
mit zweckmäßigen und
nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen
Unteransprüchen
angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Schaltgabel – soweit
anwendbar – als
vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und umgekehrt anzusehen
sind.
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Eine
Schaltgabel, welche eine verbesserte Verschleißfestigkeit aufweist und kostengünstiger herstellbar
ist, ist erfindungsgemäß dadurch
geschaffen, dass das Material der Oberflächenbeschichtung einen keramischen
Werkstoff und/oder einen Festschmierstoff umfasst. Dies erlaubt
eine optimale Einstellbarkeit der Gleit- und Verschleißeigenschaften des
Gleitbereichs unter Verwendung kostengünstiger Materialien.
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Unter
Kostenaspekten ist dabei von besonderer Bedeutung, dass die keramischen
Werkstoffe und Festschmierstoffe aus der Gasphase beziehungsweise
durch Spritzprozesse thermisch direkt auf der Schaltgabel abscheidbar
sind.
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Als
keramischer Werkstoff kann dabei sowohl eine verschleißfeste Oxid-Keramik
wie beispielsweise Titandioxid als auch eine Nicht-Oxid-Keramik
wie beispielsweise Titancarbid verwendet werden, welche jeweils
eine hohe Abrieb- und Verschleißfestigkeit,
eine geringe thermische Ausdehnung sowie eine dauerhafte Korrosionsbeständigkeit bei
hoher Formstabilität
und geringen Rohstoffkosten aufweisen. Zu den weiteren gut geeigneten
Keramiken zählen
SiC, Si3/N4 TiC/TiN,
Al2O3, und/oder
WC. Gegebenenfalls sind auf der Oberfläche der Schaltgabel zunächst Haftschichten
oder Übergangsschichten
aufzutragen, um eine gute Anhaftung und einen Ausgleich der thermischen
Ausdehnung zwischen metallischer Schaltgabel und keramischem Werkstoff
zu erreichen.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht zur Herstellung der
keramischen Werkstoffe präkeramische
Polymere vor. Hierzu zählen insbesondere
Polycarbosilane mit der allgemeinen Formel (-SiR2-CH2-SiR2-CH2-SiR2-)n wobei R für einen
aliphatischen, aromatischen und/oder einen Wasserstoff-Rest steht. Bevorzugt
ist das Fragment durch (-SiH2-CH2-SiHR-CH2-SiH2-)n gebildet
mit R= aliphatischer Rest, insbesondere C1-, C2-, C3-Alkan. Des
weiteren sind Polysilazane mit hohem N-Gehalt bevorzugt, welche
SiNC-Keramik bzw. SiC/Si3N4-Mischkeramiken bilden.
Weiter bevorzugt sind Polysiloxane, insbesondere R3SiO[R2SiO]nSiR3, insbesondere Poly(dimethylsiloxan), welche „SiOC-Keramiken
bilden.
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Die
aufgeführten
Si-basierten präkeramischen
Polymere können
auch in geeigneter Weise auch durch Ti oder Zr modifiziert sein,
indem die Reste R entsprechende Ti- oder Zr-organische Gruppen bilden,
oder das Si teilweise durch Ti oder Zr substituiert ist.
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Die
Aufbringung der präkeramischen
Polymerere erfolgt in bekannter Wiese durch Tauchbeschichtung oder
Lackieren/Spritzen. Ein anschließender Wärmeprozess führt zur
teilweisen oder vollständigen
Pyrolyse bzw. Keramisierung der präkeramischen Polymere. In bekannter
Wiese werden die präkeramischen
Polymere vor der Pyrolyse erforderlichenfalls gehärtet. Die
Pyrolyse kann je nach Zielzusammensetzung an Luft oder unter Schutzgas
durchgeführt
werden.
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Es
kann dabei von Vorteil sein, keine vollständige Keramisierung durchzuführen, so
dass das Pyrolyseprodukt neben insbesondere amorpher Keramik auch
noch organische Anteile enthält.
Dies ist für
eine schmierende und gleitunterstützende Wirkung besonders günstig. Derartige
teilkeramisierte präkeramische
Polymere werden typischerweise bei niedrigeren Pyrolysetemperaturen
gewonnen, die etwa im Bereich von 700 bis 1200°C liegen. Die maximale Pyrolysetemperatur
ist dabei insbesondere durch das Substrat vorgegeben. Bevorzugt
liegt die niedrige Pyrolysetemperatur bei ca. 700 bis 900°C.
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Neben
keramischem Werkstoff und Festschmierstoff kann die Beschichtung
insbesondere metallische Komponenten aufweisen.
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Hierbei
eignet sich das Metall besonderes gut als Matrix-Material für die weiteren keramischen Komponenten.
Metalle weisen ebenso auch gute Gleiteigenschaften auf. Eine Ausführung sieht
beispielsweise Cu oder dessen Legierungen, insbesondere Messing
oder Bronze als metallische Komponente neben verschleißfesten
keramischen Werkstoffen und gegebenenfalls weiteren Festschmierstoffen
vor.
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Darüber hinaus
besitzt die erfindungsgemäße Schaltgabel
auf diese Weise eine einstellbare Temperaturbeständigkeit bis über 800°C.
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Alternativ
oder zusätzlich
zu den verschleißbeständigen Keramiken
kann das Material der Oberflächenbeschichtung
auch einen Festschmierstoff umfassen, welcher beispielsweise aus
der Gruppe Calciumfluorid, hexagonales Bornitrid, Graphit, Blei und/oder
Molybdänsulfid
gewählt
werden kann und ebenfalls eine Verbesserung der Verschleißfestigkeit bei
reduzierten Herstellungskosten ermöglicht. Günstige gemischte Zusammensetzungen
aus Keramik und Festschmierstoff umfassen Si- oder Ti-Carbide, BN
und/oder Graphit. Zu den günstigen
Zusammensetzungen zählen
auch teilkeramisierte bzw. bei niedrigeren Temperaturen pyrolysierte
präkeramische
Polymere.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen
einer Schaltgabel für
ein Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs, wobei erfindungsgemäß vorgesehen
ist, dass als Material der Oberflächenbeschichtung ein keramischer
Werkstoff und/oder ein Festschmierstoff verwendet werden. Dies ermöglicht die
Herstellung von Schaltgabeln, welche eine verbesserte Verschleißfestigkeit
aufweisen und aufgrund der kostengünstigeren Materialien und kürzeren Prozessketten
kostengünstiger
herstellbar sind. Zudem ist es nicht erforderlich, die Schaltgabel
mehrteilig auszubilden und zusätzliche Gleitsteine
vorsehen zu müssen,
so dass aufgrund der Reduzierung der benötigten Einzelteile weitere Kostensenkungen
ermöglicht
sind.
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Dabei
hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass als Beschichtungsverfahren
ein Flammspritzverfahren, insbesondere ein Hochgeschwindigkeits-
und/oder Drahtflammspritzverfahren, und/oder ein Drahtlichtbogenspritzverfahren,
auch als LDS bezeichnet und/oder ein Plasmabeschichtungsverfahren
und/oder Lasersinterverfahren und/oder ein kinetisches Kaltgaskompaktierungsverfahren
verwendet wird. Derartige thermische Beschichtungsverfahren erlauben
insbesondere bei Verwendung des keramischen Werkstoffs eine besonders
einfache Einstellung des Härte-
und Verschleißgrads
der Oberflächenbeschichtung.
Insbesondere die Beschichtungsverfahren unter Verwendung präkeramischer
Polymere erlauben dies über
die Einstellung der Keramisierungsstufe und der Morphologie des
Werkstoffs über
den Wärme-
und Beschichtungsprozess.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand
der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente
mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittansicht eines Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs
mit einer Schaltgabel gemäß einem
Ausführungsbeispiel;
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2 eine
schematische Längsschnittansicht
des in 1 gezeigten Schaltgetriebes;
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3 eine
schematische Perspektivansicht der Schaltgabel gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel;
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4 eine
schematische Darstellung der Gefügestruktur
eines keramischen Werkstoffs in Abhängigkeit der Temperatur;
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5 eine
Schnittansicht der Schaltgabel mit einer eine Titanoxidkeramik umfassenden
Oberflächenbeschichtung;
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6 eine
Schnittansicht der Schaltgabel mit einer eine Titancarbidkeramik
umfassenden Oberflächenbeschichtung;
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7 eine
schematische Frontalansicht der in 3 gezeigten
Schaltgabel;
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8 eine
schematische Schnittansicht der Schaltgabel gemäß der in 7 gezeigten
Schnittebene VIII-VIII;
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9 eine
schematische Schnittansicht der Schaltgabel gemäß der in 7 gezeigten
Schnittebene IX-IX;
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10 eine
schematische Perspektivansicht einer Schiebestange, an welcher zwei
Schaltgabeln angeordnet sind;
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11 eine
schematische Seitenansicht der in 10 gezeigten
Schiebestange mit den beiden Schaltgabeln; und
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12 eine
schematische Schnittansicht der mit den beiden Schaltgabeln versehenen
Schiebestange gemäß der in 11 gezeigten
Schnittebene XII-XII.
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1 zeigt
eine schematische Querschnittansicht eines Schaltgetriebes 10 für einen
PKW oder LWK (nicht dargestellt) mit einer Schaltgabel 12 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
und wird in Zusammenschau mit 2 erläutert werden,
in welcher eine schematische Längsschnittansicht
des in 1 gezeigten Schaltgetriebes 10 abgebildet
ist. Die Schaltgabel 12 umfasst dabei eine Schwenklagereinrichtung 14 und
ist um zwei Bolzen 16a, 16b schwenkbar gelagert.
Die Bolzen 16a, 16b sind fest mit einem Getriebegehäuse 18 des
Schaltgetriebes 10 verbunden. Zum Verschwenken der Schaltgabel 12 gemäß Pfeil
IIa wird eine Schiebestange 20 axial gemäß Pfeil
IIb verschoben. Hierzu greift ein Mitnehmerbolzen 22, der
mit der Schaltgabel 12 verbunden ist, in eine Öffnung der
Schiebestange 20. Die Schiebestange 20, die ihrerseits
im Getriebegehäuse 18 geführt ist,
kann je nach Ausführungsart
durch manuelle, hydraulische, pneumatische oder elektrische Kraftaufbringung
betätigt
werden. Die Aufgabe der Schaltgabel 12 besteht darin, das
Drehmoment von der rotierenden Antriebswelle 24 entweder
auf das Zahnrad 26a oder das Zahnrad 26b zu übertragen. Die
Zahnräder 26a, 26b sind
auf nadelförmigen Wälzkörpern 28 frei
drehbar auf der Antriebswelle 24 gelagert und mit Sicherungsringen 30 gegen
axiales Verschieben gesichert. Die Schaltgabel 12 greift
mit ihren gabelförmigen
Endbereichen 32a, 32b in eine Schaltmuffe 34 ein,
welche verschiebbar auf der Antriebswelle 24 angebracht
ist. Die Antriebswelle 24 weist im Bereich ihres größten Querschnitts
am Außendurchmesser
eine Kerbverzahnung 36 auf. Die Schaltmuffe 34 hat
ihrerseits eine zur Kerbverzahnung 36 komplementäre Innenverzahnung 38 dergestalt,
dass beide Verzahnungen 36, 38 mit Spiel für die axiale
Verschiebbarkeit ineinander greifen und damit das Drehmoment von
der Antriebswelle 24 auf die Schaltmuffe 34 übertragen
wird. Die Zahnräder 26a, 26b sind
an ihren seitlichen Außendurchmessern
an den einander zugewandten Seiten ebenfalls mit Kerbverzahnungen
(nicht dargestellt) versehen, die der Kerbverzahnung 36 auf
der Antriebswelle 24 geometrisch gleichen. Durch die Schwenkbewegung der
Schaltgabel 12 gemäß Pfeil
IIa verschiebt sich die Schaltmuffe 34 aus ihrer Mittelposition
heraus und kommt entweder mit der Kerbverzahnung des Zahnrads 26a oder
der des Zahnrads 26b in Eingriff. Die Innenverzahnung 38 der
Schaltmuffe 34 überträgt nun das
Drehmoment von der Kerbverzahnung 36 der Antriebswelle 24 auf
die Kerbverzahnung des Zahnrads 26a bzw. 26b.
Das Zahnrad 26a oder 26b ist dadurch formschlüssig mit
der Antriebswelle 24 verbunden. In der in 2 gezeigten
Mittelstellung der Schaltgabel 12 wird kein Drehmoment
von der Antriebswelle 24 auf die Zahnräder 26a, 26b übertragen.
Die Mittelstellung stellt daher den Leerlaufzustand des Schaltgetriebes 10 dar.
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Besonders
die Gleitbereiche 40 der Schaltgabel 12 sind dabei
durch Gleitreibung beansprucht. Anstelle von im Stand der Technik
verwendeten Gleitsteinen oder Oberflächenbeschichtungen aus Messing, über welche
der Anlagekontakt zur Schaltmuffe 34 erfolgt, umfasst das
Material der Oberflächenbeschichtung
des Gleitbereichs 40 vorliegend einen keramischen Werkstoff
und/oder einen Festschmierstoff, welche mittels eines Beschichtungsverfahrens auf
einen Grundkörper 42 der
Schaltgabel 12 aufgebracht werden. Dies ermöglicht eine
optimale Anpassung der Gleit- und Verschleißeigenschaften der Schaltgabel 12 und
führt zudem
zu einer signifikanten Steigerung der Lebensdauer und Performance des
Schaltgetriebes 10. Als keramischer Werkstoff kann dabei
eine Oxidkeramik und/oder eine Carbidkeramik und/oder eine Nitridkeramik
verwendet werden. Der Grundkörper 42 der
Schaltgabel 12 besteht demgegenüber zumindest überwiegend
aus einem Stahl und/oder einem Gusseisen, insbesondere mit lamellarem
Graphit und/oder mit vermicularen Graphit und/oder mit Kugelgraphit
und kann geschmiedet oder gegossen werden. Als Beschichtungsverfahren
eignen sich beispielsweise thermische Spritzverfahren, mittels welchen
die Oberflächenbeschichtung
besonders einfach und kostengünstig
ausgebildet werden kann. Zudem kann durch Wahl geeigneter Prozessparameter
die Dicke der Oberflächenbeschichtung
variabel gewählt
und auf Wunsch eine poröse
Oberflächenstruktur
erzeugt werden, welche ohne weitere Nachbearbeitung die Darstellung
von Schmierstoffkanälen
und damit eine verbesserte Aufnahme von Schmierstoffen bzw. dem
Festschmierstoff ermöglicht.
Die verbesserte Schmierung der Schaltgabel 12 ermöglicht eine
weitere Erhöhung des
Komfortverhaltens des Schaltgetriebes 10. Dabei kann auch
vorgesehen sein, dass die Gleitflächen der Schwenklagereinrichtung 14 ebenfalls
mit einer derartigen Oberflächenbeschichtung
versehen werden, wodurch ansonsten erforderliche Gleitlager bzw. Lagerbuchsen
entfallen können
und sich entsprechende Teile- und Gewichtseinsparungen ergeben. Weiterhin
kann auf diese Weise auf zusätzliche
Wärmebehandlungen
zur Oberflächenhärtung verzichtet werden,
so dass zusätzliche
Zeit- und Kostenvorteile gegeben sind. Die Oberflächenbeschichtung
ermöglicht
zudem neue konstruktive Gestaltungsmöglichkeiten. Alternativ können jedoch
auch alternative Beschichtungsverfahren wie etwa Hochgeschwindigkeitsflammspritzverfahren,
Drahtflammspritzverfahren, Drahtlichtbogenspritzverfahren, Plasmabeschichtungsverfahren,
Lasersinterverfahren oder kinetische Kaltgaskompaktierungsverfahren
verwendet werden.
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3 zeigt
eine schematische Perspektivansicht der Schaltgabel 12 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied zur in 1 und 2 gezeigten
Schaltgabel 12 ist diese vorliegend als Schiebeschaltgabel
ausgebildet und umfasst eine Schiebelagereinrichtung 44 sowie
eine Schiebegabel 46. Die Schaltgabel 12 umfasst
weiterhin mehrere Gleitbereiche 40a-e mit einer tribologischen
Oberflächenbeschichtung
aus einem oder mehreren der zuvor beschriebenen keramischen Werkstoffe
bzw. Festschmierstoffe. Zusätzlich
zu den Gleitbereichen 40a, 40b an den Enden des
Grundkörpers 42 befindet
sich ein weiterer Gleitbereich 40c in der Mitte des Grundkörpers 42.
Weiterhin sind auch die Führungsflächen der
Schiebegabel 46 sowie die Schiebeflächen der Schiebeeinrichtung 44 mit
Gleitbereichen 40d bzw. 40e versehen. Auf diese Weise
können
zusätzliche
Gleitlagerbauteile sowie damit verbundene Verfahrensschritte zur
Oberflächenhärtung entfallen,
wodurch auch in diesem Fall neben der erzielten Teilereduktion eine
höhere
Performance bei einstellbaren Gleit- und Verschleißeigenschaften
der Schaltgabel 12 ermöglicht
ist.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung der Gefügestruktur eines keramischen
Werkstoffs in Abhängigkeit
der Temperatur T. Bei Raumtemperatur RT liegt hierbei ein präkeramisches
Polymer ohne Fernordnung vor. Als präkeramische Polymere können beispielsweise
Polycarbosilane zur Herstellung von SiC-Keramiken, Polysilazane
zur Herstellung von SiNC-Keramiken
oder Polysiloxane zur Herstellung von SiOC-Keramiken verwendet werden. Eine Erhöhung der
Temperatur T auf etwa 200°C
führt zur Ausbildung
eines Polymer-Netzwerks mit kovalenten Bindungen. Durch weitere
Temperaturerhöhung
auf 200-900°C
erhält
man in Abhängigkeit
des eingesetzten präkeramischen
Polymers einen amorphen Verbundwerkstoff, der schließlich beim
Erhitzen über 900°C zu einem
keramischen Werkstoff mit der entsprechenden Fernordnung umgewandelt
wird. Die gewünschte
Keramisierungsstufe kann daher einfach durch Steuerung der Temperatur
T eingestellt werden und besitzt Auswirkungen auf die Gleit- und
Verschleißeigenschaften
der Oberflächenbeschichtung der
Schaltgabel 12. Ein weiterer Vorteil des keramischen Werkstoffs
besteht darin, dass die Oberflächenbeschichtung
frei von unerwünschten
Schwermetallen wie Pb oder Cr ausgebildet werden kann.
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5 zeigt
eine Schnittansicht der Schaltgabel mit einer eine Titanoxidkeramik
umfassenden Oberflächenbeschichtung.
Zum Vergleich zeigt 6 eine Schnittansicht der Schaltgabel
mit einer eine Titancarbidkeramik umfassenden Oberflächenbeschichtung.
Beide Oberflächenbeschichtungen wurden
dabei mittels eines thermischen Spritzverfahrens auf den Grundkörper 42 der
Schaltgabel 12 aufgebracht, wobei die Schichtdicken der
beiden Oberflächenbeschichtungen
zwischen 100-300 μm
gewählt
sind. Für
die Titanoxidkeramik werden dabei Vickers-Härtegrade von etwa 800 HVO,3
erreicht. Die Verwendung einer Titancarbidkeramik als Oberflächenbeschichtung
ermöglicht
demgegenüber
Härtegrade
von 1000-1200 HVO,3. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass
mittels des thermischen Beschichtungsverfahrens auch Messingwerkstoffe
oder Hartlegierungen auf Co/Cr-Basis auf die Schaltgabel 12 aufgebracht
werden.
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7 zeigt
eine schematische Frontalansicht der in 3 gezeigten
Schaltgabel 12. Dabei sind insbesondere die am Grundkörper 42 vorgesehenen
Gleitbereiche 40a-c erkennbar, welche die tribologische
Oberflächenbeschichtung
aus dem keramischen Werkstoff und/oder den Festschmierstoff umfassen.
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In 8,
welche eine schematische Schnittansicht der Schaltgabel 12 gemäß der in 7 gezeigten
Schnittebene VIII-VIII zeigt, sind sowohl die Schiebelagereinrichtung 44 mit
dem Gleitbereich 40e als auch die Schiebegabel 46 mit
dem Gleitbereich 40d zu erkennen. 9 zeigt
eine schematische Schnittansicht der Schaltgabel 12 gemäß der in 7 gezeigten
Schnittebene IX-IX.
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10 zeigt
eine schematische Perspektivansicht einer Schiebestange 20,
an welcher zwei Schaltgabeln 12a, 12b angeordnet
sind. Hierbei ist die Schaltgabel 12a, welche zum Schalten
des ersten Gangs sowie des Rückwärtsgangs
des zugeordneten Schaltgetriebes 10 (nicht abgebildet)
dient, über Nietverbindungen 50 fest
mit der Schiebestange 20 verbunden. Die zweite Schaltgabel 12b umfasst
hingegen die bereits beschriebene Schiebelagereinrichtung 44 und
ist zum Schalten des zweiten und dritten Gangs entlang der Schiebestange 20 bewegbar.
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11 zeigt
eine schematische Seitenansicht der in 10 gezeigten
Schiebestange 20 mit den beiden Schaltgabeln 12a, 12b und
wird in Zusammenschau mit 12 erläutert, welche
eine schematische Schnittansicht der mit den beiden Schaltgabeln 12a, 12b versehenen
Schiebestange 20 gemäß der in 11 gezeigten
Schnittebene XII-XII zeigt. Hierbei ist insbesondere ein an der Schiebestange 20 über Nietverbindungen 50 festgelegtes
Schaltsegment 52 erkennbar, welches die Bewegbarkeit der
zweiten Schaltgabel 12b entlang der Schiebestange 20 begrenzt.
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- T
- Temperatur
- RT
- Raumtemperatur
- 10
- Schaltgetriebe
- 12
- Schaltgabel
- 14
- Schwenklagereinrichtung
- 16
- Bolzen
- 18
- Getriebegehäuse
- 20
- Schiebestange
- 22
- Mitnehmerbolzen
- 24
- Antriebswelle
- 26
- Zahnrad
- 28
- Wälzkörper
- 30
- Sicherungsring
- 32
- Endbereich
- 34
- Schaltmuffe
- 36
- Kerbverzahnung
- 38
- Innenverzahnung
- 40
- Gleitbereich
- 42
- Grundkörper
- 44
- Schiebelagereinrichtung
- 46
- Schiebegabel
- 50
- Nietverbindung
- 52
- Schaltsegment