DE102008030455A1

DE102008030455A1 - Schaltanordnung für ein Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102008030455A1
Application number: DE200810030455
Authority: DE
Inventors: Thomas Kleiber
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2009-12-31

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltanordnung eines Kraftfahrzeug-Wechselgetriebes mit einer Schaltwelle (30), die schwenkbar und längsverschiebbar in einem Gehäuse gelagert ist, und die an ihrem Außenumfang wenigstens einen hülsenförmigen Abschnitt (32) und Betätigungselemente zur Zusammenwirkung mit Schaltelementen des Getriebes aufweist. Der hülsenförmige Abschnitt (32) ist durch einen Blechmantel gebildet, der aus einem Streifenabschnitt (38) gewickelt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Schaltwelle (30), die an ihrem Außenumfang mit wenigstens einem hülsenförmigen Abschnitt (32) und mit Betätigungselementen zur Zusammenwirkung mit Schaltelementen des Getriebes versehen wird. Der hülsenförmige Abschnitt (32) wird aus einem Blechstreifen (38) gewickelt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltanordnung für ein Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltwelle einer derartigen Schaltanordnung.
Bei bekannten Kraftfahrzeug-Wechselgetrieben mit manueller oder automatisierter Steuerung werden die verschiedenen Übersetzungsstufen mittels einer geeigneten Schaltanordnung gewählt und gewechselt. Derartige Schaltanordnungen können insbesondere als Schaltwellen oder als sog. Steuertrommelanordnungen ausgebildet sein. Sie sind gelenkig mit einem Handschalthebel oder einer geeigneten Aktuatorik verbunden und in einem Gehäuse, vorzugsweise wälzgelagert, geführt. Zur Vorwahl von Schaltgassen ist die Schaltwelle verschiebbar und zur Schaltung von Gängen verdrehbar. Auf der Schaltwelle sind Übertragungselemente angeordnet, die zur Positionierung bzw. zur Übertragung der Schaltbewegung auf Bauteile dienen, die der Schaltwelle nachgeord net sind. Dies können bspw. Schaltklauen sein, die mit den Schiebemuffen des Wechselgetriebes in Verbindung stehen. Eine einfache Ausführungsform einer derartigen Schaltwelle ist in der DE 198 40 681 A1 offenbart.
Als Übertragungselemente werden insbesondere Zapfen oder Schaltfinger eingesetzt, die am Außenumfang der Schaltwelle angeordnet sind und die zur Übertragung der Schalt- und Wählbewegungen und die damit verbundenen Kräfte von den Wellen auf weitere Schaltelemente wie Schaltmuffen und Gabeln übertragen. Derartige Übertragungselemente sind in der DE 10 2005 040 700 A1 und in der DE 10 2005 040 704 A1 offenbart.
Eine Gesamtanordnung einer derartigen Schaltwelle mit ihrer Lagerung im Getriebegehäuse und den damit gekoppelten Schaltelementen geht weiterhin aus der DE 10 2004 036 369 B4 hervor. Die Anordnung wird dort als Steuertrommelanordnung bezeichnet und umfasst einen Trommelgrundkörper, der am Außenumfang mit Steuerelementen versehen ist, die aus einsatzgehärteten Werkstoffen gefertigt sind.
Da die bisher eingesetzten Schaltwellen zahlreiche Funktionselemente und Einzelteile aufweisen, die zudem mit zahlreichen Pressverbänden miteinander verbunden sind, sind sie relativ aufwändig zu fertigen und damit kostenintensiv. Zudem sind nur sehr geringe Fertigungstoleranzen zulässig. Eine typische Schaltwelle, wie sie in perspektivischer Darstellung in der 1 dargestellt und mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist, umfasst zahlreiche Einzelteile, da sie u. a. aus einer Zentralwelle 12, einem oder mehreren Blechmänteln 14 und 15, mindestens zwei Trägerhülsen 16, mindestens zwei Schaltfingern 18 und mehreren Rastierblechen 20 und 21 besteht. Die gezeigte Schaltwelle weist ein erstes Rastierblech 20 zum Wählen der Schaltgassen bzw. der Getriebewellen und ein zweites Rastierblech 21 zum Schalten der Gangräder der gewählten Welle auf. Der kürzere Blechmantel 14 bildet zusammen mit dem ihm zugeordneten Schaltfinger 18 die untere Schalteinheit, während der längere Blechmantel 15 mit den daran angeordneten Rastierblechen 20 und 21 die obere Schalteinheit bildet. Daraus wird deutlich, dass zahlreiche, sehr präzise zu fertigende Einzelteile mit hoher Präzision zusammen gefügt werden müssen, um die gewünschte exakte Funktion der Schaltwelle gewährleisten zu können.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird darin gesehen, eine einfacher aufgebaute und kostengünstiger herstellbare Schaltanordnung für ein Fahrzeuggetriebe zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird mit einer Schaltanordnung eines Kraftfahrzeug-Wechselgetriebes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass bei einer schwenkbar und längsverschiebbar in einem Gehäuse gelagerten Schaltwelle, die an ihrem Außenumfang wenigstens einen hülsenförmigen Abschnitt und Betätigungselemente zur Zusammenwirkung mit Schaltelementen des Getriebes aufweist, der hülsenförmige Abschnitt durch einen Blechmantel gebildet ist, der aus einem Streifenabschnitt um die Schaltwelle bzw. um Abschnitte dieser gewickelt und auf dieser fixiert ist. Mit Hilfe eines Fertigungsverfahrens, bei dem der hülsenförmige Mantelabschnitt mit den daran angeordneten Funktionsflächen und -elementen der Schaltwelle durch einen Blechstreifen geformt ist, der aus einem Bandmaterial spiralförmig um die Schaltwelle gewickelt und dort fixiert wird, kann der Fertigungsaufwand gegenüber den herkömmlichen Schaltwellen mit ihrer Vielzahl von miteinander verbundenen Einzelteilen deutlich reduziert werden.
Der Blechmantel kann aus wenigstens einem Blechstreifen geformt sein, dessen Kontur zuvor durch Schneiden oder Stanzen hergestellt wurde. Vorzugsweise weist der Blechmantel Durchbrüche für die Betätigungselemente und/oder für weitere Funktionselemente der Schaltwelle auf, die in den wenigstens einen Blechstreifen eingebracht sind. Auf diese Weise kann durch präzise Formgebung des Blechstreifens und anschließende maßhaltige Montage und Befestigung des spiralförmig gewickelten Blechstreifens ein relativ einfach herstellbares Bauteil zur Verfügung gestellt werden.
Der Blechstreifen kann sinnvollerweise eine über seine Länge konstante Stärke und konstante Breite aufweisen. So kann für den Blechstreifen bspw. kosten günstig verfügbares Stahlblech verwendet werden, das sich problemlos bearbeiten und verformen lässt. Der Blechstreifen kann durch kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung auf der Schaltwelle fixiert sein, bspw. durch Verschweißen und/oder durch Clinchverbindungen o. dgl. Vorzugsweise weist der aus dem Blechstreifen geformte hülsenförmige Abschnitt der Schaltwelle eine zylindrische Kontur auf. Die aneinander grenzenden Schmalseiten des gewickelten Blechstreifens können bei Bedarf durch Schweißpunkte miteinander verbunden werden. Auch linienförmige Schweißverbindungen sind möglich.
Am Außenumfang des hülsenförmigen Abschnitts können weitere Funktionselemente der Schaltwelle wie Rastierbleche ein- und/oder aufgebracht sein. Diese weiteren Funktionselemente bzw. Rastierbleche können durch einen Zieh- oder Biegeprozess in den Blechstreifen eingeformt sein. Wahlweise können die Teile auch durch nachträgliches Verschweißen oder durch andere stoff- oder kraftschlüssige Verbindungen aufgebracht sein.
Die beschriebene Schaltwelle kann wahlweise nur aus dem gewickelten Abschnitt, den darin angeordneten Funktionselementen und endseitig daran angeordneten Wellenabschnitten bestehen. Auf eine Zentralwelle kann aufgrund der hohen Steifigkeit und maßhaltigen Fertigungsmöglichkeit des gewickelten Blechabschnitts gänzlich verzichtet werden. Bei dieser Variante können die Enden des spiralförmigen Blechabschnitts wahlweise angeformte Funktions- bzw. Formschlusselemente aufweisen, bspw. in Form von Innengewinden, die jeweils zur Aufnahme von Wellenstumpfabschnitten mittels Formschluss- und/oder Stoffschlussverbindung dienen können.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer schwenkbar und längsverschiebbar in einem Gehäuse gelagerten Schaltwelle einer Schaltanordnung eines Kraftfahrzeug-Wechselgetriebes, wobei die Schaltwelle an ihrem Außenumfang mit wenigstens einem hülsenförmigen Abschnitt und mit Betätigungselementen zur Zusammenwirkung mit Schaltelementen des Getriebes versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Abschnitt aus einem Blechstreifen gebildet wird, der unter Ausbildung eines Blechmantels um die Schaltwelle bzw. um Lagerabschnitte dieser Schaltwelle gewickelt und auf dieser fixiert wird. Der Streifenabschnitt ist stoff- und/oder formschlüssig mit der Schaltwelle verbunden. Wahlweise bildet der gewickelte Streifenabschnitt selbst die Schaltwelle, so dass auf eine Zentralwelle verzichtet werden kann. Die notwendige Steifigkeit der Schaltwelle wird durch das geschlossene Hohlprofil gewährleistet, insbesondere wenn die Stoßstellen des spiralförmig gewickelten Blechstreifens miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt sind.
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel dient und auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Gleiche Bauteile weisen dabei grundsätzlich gleiche Bezugszeichen auf und werden teilweise nicht mehrfach erläutert.
1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Schaltwelle eines Kraftfahrzeug-Wechselgetriebes gemäß bekanntem Stand der Technik.
2 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Schaltwelle eines Kraftfahrzeug-Wechselgetriebes.
3 eine weitere Darstellung der Schaltwelle gemäß 2.
4 zeigt eine Detaildarstellung eines Mantelabschnitts der Schaltwelle.
Die schematische Darstellung der 2 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltwelle 30 für ein Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe. Diese Schaltwelle 30 ist schwenkbar und längsverschiebbar in einem Gehäuse gelagert. An ihrem Außenumfang weist die Schaltwelle 30 einen hülsenförmigen Abschnitt 32 und daran angeordnete Betätigungselemente in Gestalt von Schaltfingern 34 und Rastierelementen 36 zur Zusammenwirkung mit entsprechenden Schaltelementen des Getriebes auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der hülsen förmige Abschnitt 32 durch einen Blechmantel gebildet, der aus einem Streifenabschnitt 38 besteht, der um die Schaltwelle 30 bzw. um Abschnitte der Schaltwelle 30 gewickelt und auf dieser fixiert ist. Mit Hilfe eines Fertigungsverfahrens, bei dem der hülsenförmige Mantelabschnitt 32 mit den daran angeordneten Funktionsflächen und Betätigungselementen der Schaltwelle 30 durch einen Blechstreifen 38 geformt ist, der aus einem Bandmaterial spiralförmig um die Schaltwelle 30 gewickelt und dort fixiert wird, kann der Fertigungsaufwand gegenüber den herkömmlichen Schaltwellen (vgl. 1) mit ihrer Vielzahl von miteinander verbundenen Einzelteilen deutlich reduziert werden.
Der Hülsenabschnitt 32 ist aus einem einzigen Blechstreifen 38 geformt, dessen Kontur zuvor durch Schneiden oder Stanzen hergestellt wurde. Der Blechmantel 38 weist gestanzte oder anderweitig eingebrachte Durchbrüche 40 für die Betätigungselemente und/oder für weitere Funktionselemente der Schaltwelle 30 auf, die in den wenigstens einen Blechstreifen 38 eingebracht sind. Auf diese Weise wird durch präzise Formgebung des Blechstreifens 38 und dessen anschließende maßhaltige Montage und Befestigung ein relativ einfach herstellbares Bauteil zur Verfügung gestellt.
Der Blechstreifen 38 weist eine über seine Länge konstante Stärke und konstante Breite auf, so dass hierfür handelsübliches Stahlblech, bspw. in Form eines entsprechend dimensionierten Streifenmaterials verwendet werden kann, das sich problemlos in der gewünschten Weise bearbeiten und verformen lässt. Der Blechstreifen 38 kann durch kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung auf der Schaltwelle 30 fixiert sein, bspw. durch Verschweißen an seinen aneinander grenzenden Stoßkanten und/oder durch Clinchverbindungen o. dgl. Der aus dem Blechstreifen geformte hülsenförmige Abschnitt 32 der Schaltwelle 30 weist eine zylindrische Kontur auf. Die aneinander grenzenden Schmalseiten des gewickelten Blechstreifens 38 können bei Bedarf durch Schweißpunkte miteinander verbunden werden. Auch linienförmige Schweißverbindungen sind möglich.
Am Außenumfang des hülsenförmigen Abschnitts 32 können alle benötigten Funktionselemente der Schaltwelle 30 wie Schaltfinger 34, Rastierelemente 36 (vgl. 2) und/oder geeignete Schaltkulissen 42 zur Gangwahl (vgl. 3) ein- und/oder aufgebracht sein. Diese weiteren Funktionselemente bzw. Rastierelemente 36 können durch einen Zieh- oder Biegeprozess in den Blechstreifen 38 eingeformt sein. Wahlweise können die Teile auch durch nachträgliches Verschweißen oder durch andere stoff- oder kraftschlüssige Verbindungen aufgebracht sein. Die Schaltfinger 34 ragen vorzugsweise durch entsprechende Durchbrüche 40 des Hülsenabschnitts 32 hindurch. Die Durchbrüche 40 für die Schaltfinger 34 und/oder für die Schaltkulisse 42 können wahlweise durch Stanzen, durch Laserschneiden oder durch ein anderes geeignetes Verfahren in die Hülse 32 eingebracht werden.
Die in den 2 und 3 gezeigte Schaltwelle 30 kann wahlweise nur aus dem gewickelten Blechabschnitt 38, den darin angeordneten Funktionselementen und den beiden endseitig daran angeordneten Wellenstümpfen 44 bestehen. Auf eine Zentralwelle kann aufgrund der hohen Steifigkeit und maßhaltigen Fertigungsmöglichkeit des gewickelten Blechabschnitts 38 gänzlich verzichtet werden. Wahlweise jedoch kann der Hülsenabschnitt 32 auf eine durchgängige, zentrale Welle aufgewickelt sein.
Die Enden des spiralförmigen Blechabschnitts 38 können entsprechend 4 wahlweise angeformte Funktions- bzw. Formschlusselemente aufweisen, bspw. in Form eines Innengewindes 46, das zur Aufnahme des Wellenstumpfes 44 mittels Formschluss- und/oder Stoffschlussverbindung dienen kann.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.

10: Schaltwelle
12: Zentralwelle
14: Blechmantel
15: Blechmantel
16: Trägerhülse
18: Schaltfinger
20: erstes Rastierblech
21: zweites Rastierblech
30: Schaltwelle
32: Hülsenabschnitt
34: Schaltfinger
36: Rastierelement
38: Streifenabschnitt, Blechstreifen
40: Durchbruch
42: Schaltkulisse
44: Wellenstumpf
46: Innengewinde

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19840681 A1 [0002]
- DE 102005040700 A1 [0003]
- DE 102005040704 A1 [0003]
- DE 102004036369 B4 [0004]

Claims

Schaltanordnung eines Kraftfahrzeug-Wechselgetriebes mit einer Schaltwelle (30), die schwenkbar und längsverschiebbar in einem Gehäuse gelagert ist, und die an ihrem Außenumfang wenigstens einen hülsenförmigen Abschnitt (32) und Betätigungselemente zur Zusammenwirkung mit Schaltelementen des Getriebes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Abschnitt (32) durch einen Blechmantel gebildet ist, der aus einem Streifenabschnitt (38) gewickelt ist.
Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Abschnitt (32) durch einen Blechmantel gebildet ist, der aus einem Streifenabschnitt (38) um die Schaltwelle (30) gewickelt und auf dieser fixiert ist.
Schaltanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Abschnitt (38) die Schaltwelle (30) selbst bildet.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechmantel aus wenigstens einem Blechstreifen (38) geformt ist, dessen Kontur durch Schneiden oder Stanzen hergestellt ist.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechmantel Durchbrüche (40) für die Betätigungselemente und/oder für weitere Funktionselemente der Schaltwelle (30) aufweist, die in den wenigstens einen Blechstreifen (38) eingebracht sind.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (38) eine über seine Länge konstante Stärke und konstante Breite aufweist.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (38) durch kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung auf der Schaltwelle (30) fixiert ist.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Blechstreifen (38) geformte hülsenförmige Abschnitt (32) der Schaltwelle (30) eine zylindrische Kontur aufweist.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Blechstreifen (38) geformte hülsenförmige Abschnitt (32) der Schaltwelle (30) zumindest an einer Stirnseite ein Innengewinde (46) zur Verbindung mit einem Wellenstumpf (44) aufweist.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang des hülsenförmigen Abschnitts (32) weitere Funktionselemente der Schaltwelle (30) wie Rastierbleche (36) ein- und/oder aufgebracht sind.
Schaltanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastierbleche (36) durch einen Zieh- oder Biegeprozess in den Blechstreifen (38) eingeformt sind.
Verfahren zur Herstellung einer schwenkbar und längsverschiebbar in einem Gehäuse gelagerten Schaltwelle (30) einer Schaltanordnung eines Kraftfahrzeug-Wechselgetriebes, wobei die Schaltwelle (30) an ihrem Außenumfang mit wenigstens einem hülsenförmigen Abschnitt (32) und mit Betätigungselementen zur Zusammenwirkung mit Schaltelementen des Getriebes versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Abschnitt (32) aus einem Blechstreifen (38) gewickelt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Abschnitt (32) unter Ausbildung eines Blechmantels um die Schaltwelle (30) gewickelt und auf dieser fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Streifenabschnitt (38) stoff- und/oder formschlüssig mit der Schaltwelle (30) verbunden wird.