DE102011006293B4

DE102011006293B4 - Stufenhülse, sowie hiermit gebildeter Pressverband

Info

Publication number: DE102011006293B4
Application number: DE102011006293.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Ziegler; Alexander Pabst; Frank BEECK
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2018-07-19
Anticipated expiration: 2031-03-30
Also published as: DE102011006293A1; US20120246867A1; US8590104B2

Abstract

Pressverband bestehend aus einem Träger (16) und aus wenigstens einer mit Presssitz an dem Träger (16) sitzenden Stufenhülse (1) aus Blech, wobei:- an dem Träger (16) zumindest eine Vertiefung (17, 18, 19) ausgebildet ist,- die Vertiefung (17, 18, 19) durch wenigstens einen Wandabschnitt (3, 4, 5) der Stufenhülse (1) zumindest teilweise abgedeckt ist,- durch den Wandabschnitt (3, 4, 5) der Stufenhülse und die mit dem Wandabschnitt (3, 4, 5) zumindest teilweise abgedeckte Vertiefung (17, 18, 19) ein medienleitfähiger Kanal gebildet ist,- die Stufenhülse (1) einen ersten Zylindermantelabschnitt (2a) und einen zweiten Zylindermantelabschnitt (2b) aufweist,- der erste Zylindermantelabschnitt (2a) einen größeren Außendurchmesser aufweist als der zweite Zylindermantelabschnitt (2b),- in einem Zwischenbereich zwischen dem ersten Zylindermantelabschnitt (2a) und dem zweiten Zylindermantelabschnitt (2b) ein Ringschulterabschnitt (2c) ausgebildet ist,- die Dicke des Blechs des Wandabschnitts (3, 4, 5), mit dem die Vertiefung (17, 18, 19) zumindest teilweise abgedeckt ist, dicker ist als das Blech des hülsenförmigen Bauteils (1) dick ist, das sich an den Wandabschnitt (3, 4, 5) unmittelbar in wenigstens eine Richtung anschließt und mit dem die Stufenhülse (1) den Presssitz mit dem Träger (16) in der Umgebung der Vertiefung (17, 18, 19) eingeht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Pressverband bestehend aus einem Träger und wenigstens einer mit Presssitz an dem Träger sitzenden Stufenhülse, die durch Umformung eines Blechmateriales gefertigt ist, wobei in der durch den Träger gebildeten Sitzfläche zumindest eine der Medienführung dienende Vertiefung ausgebildet ist, die durch wenigstens einen Wandabschnitt der Stufenhülse zumindest abschnittsweise abgedeckt ist. Die Erfindung betrifft auch eine Stufenhülse für den Pressverband und eine Medienführung in einem Getriebe, in der ein Pressverband zwischen dem Träger und der Stufenhülse besteht.
Hintergrund der Erfindung
Pressverbände der eingangs genannten Art zwischen relativ dickwandigen Trägern und dünnwandigen, hülsenförmigen Bauteilen aus Blech werden im Maschinen- und Fahrzeugbau insbesondere bei mechanischen Systemen mit komplexen Bauraumbedingungen eingesetzt. Durch diese hülsenförmigen Bauteile wird es möglich, Trennwandungen, sowie mechanisch hochwertige, insbesondere als Laufflächen geeignete Oberflächen auf kostengünstige Weise bereitzustellen.
Beispiele für Anwendungen sind Lagerringe für Nadel- oder Rollenlager, die aus Blech gezogen werden und die ohne Nacharbeit der Wälzflächen einsetzbar sind. Weitere Beispiele sind Dichtflächen, die durch die Oberfläche von Hülsen nach dem Ziehen gebildet sind.
Durch den Verband von Träger und Hülse können z.B. Kanäle von Medienführungen gebildet werden, indem z.B. Nuten in der Oberfläche von Trägern mittels des dünnwandigen Bauteils abgedeckt werden, so dass seitlich allseits begrenzte Kanäle entstehen. Durch eine derartige Anordnung wird es möglich, auf die fertigungstechnisch kostenträchtige, und strukturmechanisch problematische Ausbildung von langen Schmierkanälen im Vollmaterial zu verzichten.
Lagerringe von Radiallagern und Dichthülsen sind, wie schon erwähnt, hülsenförmige dünnwandige Bauteile aus Blech, durch deren Dünnwandigkeit die radiale Bauhöhe vorteilhaft gering gehalten werden kann. Derartige dünnwandige Bauteile werden bevorzugt durch Kaltumformen, insbesondere durch Tiefziehen aus Blech kostengünstig hergestellt. Dünnwandige Lagerringe sind als Einzelteile häufig vergleichsweise unrund. Sie müssen deshalb in den Lagersitz ein- bzw. auf den Lagersitz des Trägers aufgepresst sein um die für Wälzlager erforderlichen Rundheiten anzunehmen. Außerdem wird mit dem Presssitz die optimale radiale Lagerluft und der Festsitz des jeweiligen Lagerringes erzielt.
Der jeweilige zylindrische Sitz für den Lagerring oder für die Dichthülse weist ggf. funktions- oder fertigungsbedingte Vertiefungen an der Oberfläche der Träger auf, die beispielsweise durch Öffnungen von Führungen und Kanälen für flüssige oder gasförmige Medien oder beliebige andere ausnehmungsartige Vertiefungen gebildet sind. Sofern die für den Presssitz realisierten Einpresskräfte relativ hoch sind, kann es vorkommen, dass die Ringe gestaucht werden und dabei radial in die Vertiefungen auszuweichen. Die Ringe verformen sich dadurch insbesondere im Bereich der Vertiefungen und nehmen hierbei eine unrunde Gestalt an.
Das Blech der Wandabschnitte, mit denen die nuten- oder öffnungsförmigen Vertiefungen abgedeckt werden, weicht aufgrund fehlender radialer Unterstützung im Bereich der Vertiefungen beim Einpressen radial nach außen und beim Aufpressen radial nach innen in die Vertiefungen aus. Außerdem spannen oder drängen sich die Bauteile aufgrund der Spannungen aus dem Presssitz ausgleichend in die Vertiefungen. Die Konturen der Kanäle bilden sich so ab, dass Unrundheiten und andere unerwünschte Formabweichungen entstehen und dadurch Kolbenlauf-, Dichtflächen unrund und Wälzflächen ungenau werden.
In diesen Anordnungen wird deshalb häufig auf einen Pressverband der hülsenförmigen Bauteile mit dem jeweiligen Träger verzichtet. Damit werden aber auch die dadurch im Lager und an den Dichtsitzen auftretenden Unrundheiten und größeren Betriebsspiele in Kauf genommen. Die Bauteile sind dann beispielsweise durch Laschen an den entsprechenden Sitzen gesichert wie dies beispielsweise gemäß DE 10 2007 048 124 A1 vorgeschlagen wird.
Dünnwandige Hülsen werden z.B. als Dichthülsen in Getrieben mit ineinander verschachtelten Wellensystemen wie in Wandlergetrieben oder Doppelkupplungsgetrieben eingesetzt. Diese Hülsen dichten Öl führende Strukturen ab, verschließen fertigungsbedingte Öffnungen oder werden zur gezielten Zuführung von Schmieröl genutzt. Derartige Hülsen werden häufig in zylindrische Bohrungen von Hohlwellen eingepresst. Dabei wird der Fachmann mit der zuvor beschriebene Problematik konfrontiert. Es entstehen im Bereich der Vertiefungen Verformungen und Fehlstellen, beispielsweise an den Dichtsitzen, die zu Verlusten durch Leckagen in diesen Medienführungen führen können.
DE 42 38 147 A1 zeigt derartige Medienführungen in einem automatischen Getriebe, die durch Lagerringe von zwei Wälzlagern begrenzt und an deren Umgebung ausgebildet sind. Die jeweilige Ölführung führt Drucköl zu jeweils einer Koben-Zylindereinheit einer hydraulisch betätigten Kupplung. Mit den Wälzlagern ist ein als hohlzylindrischer Wellenabschnitt eines Planetentriebs bezeichneter Träger des hülsenförmigen Bauteils drehbar in Gehäuseabschnitten der hydraulischen Kupplungen des automatischen Getriebes gelagert.
Das erste Wälzlager weist einen inneren Lagerring und einen äußeren Lagerring auf, die beides als hohlzylindrische hülsenförmige Bauteile ausgebildet sind, zwischen denen die Wälzkörper an Wälzflächen ablaufen. Der Träger für den inneren Lagerring ist ein hohlzylindrischer Abschnitt des Gehäuses der ersten Kolben-Zylindereinheit einer der hydraulisch betätigten Kupplungen. Der Träger für den äußeren Lagerring ist ein Wellenabschnitt, in dessen innenzylindrischem Loch der Lagerring sitzt und mit dem dieser um eine Rotationsachse drehbar ist.
Das zweite Wälzlager weist einen inneren und einen äußeren Lagerring mit Laufbahnen für die Wälzkörper auf, die beide hülsenförmig ausgebildete Bauteile sind. Der um die Rotationsachse drehbare Träger für den inneren Lagerring ist der zylindrische Wellenabschnitt des Planetentriebs. Träger des äußeren Lagerrings ist ein Gehäuse der zweiten Kolben-Zylindereinheit einer der hydraulisch betätigten Kupplungen, in dessen zylindrischen Bohrung dieser sitzt.
Die inneren und äußeren Lagerringe sind auch als Dichthülsen und Ölleitelemente ausgebildet und weisen außerdem Dichtflächen und die Wälzflächen für Wälzkörper auf. Drucköl wird über Kanäle in dem hohlzylindrischen Wellenabschnitt zunächst zu dem äußeren Lagerring des ersten Wälzlagers und zu dem inneren Lagerring des zweiten Wälzlagers geführt. Die Kanäle liegen an dem äußeren Lagerring des ersten Wälzlagers und an dem inneren Lagerring des zweiten Wälzlagers an.
Der äußere Lagerring des ersten Wälzlagers weist eine radiale Durchtrittsöffnung auf, die mit einem der Kanäle einer ersten Ölführung öldurchlässig korrespondiert. Durch diese kann aus dem Kanal Öl in das Innere des ersten Lagers zum inneren Lagerring fließen. Der innere Lagerring weist auch eine radiale Durchtrittsöffnung auf, die mit einem weiteren Kanal der ersten Ölführung zu der ersten Kolben-Zylindereinheit hin öldurchlässig korrespondiert.
Der innere Lagerring des zweiten Wälzlagers verschließt den Kanal der ersten Ölführung, so dass aus der ersten Ölführung kein Öl in das zweite Wälzlager eindringen kann. Der innere Lagerring des zweiten Wälzlagers weist jedoch eine radiale Durchtrittsöffnung auf, die mit einem Kanal einer zweiten Ölführung öldurchlässig korrespondiert. Außerdem weist der äußere Lagerring des zweiten Wälzlagers eine radiale Durchtrittsöffnung auf, die öldurchlässig mit einem weiteren Kanal der zweiten Ölführung korrespondiert, der zur zweiten Kolben-Zylindereinheit führt.
Das erste Wälzlager und das zweite Wälzlager sind jeweils seitlich gegenüber der Umgebung abgedichtet, so dass kaum Drucköl aus dem jeweiligen Wälzlager an die Umgebung entweichen kann. Dazu weist der äußere Lagerring des jeweiligen Wälzlagers Dichtflächen auf, an welchen jeweils ein Dichtring anliegt.
Aus DE 31 30 397 A1 ist ein Kardangelenk bekannt, in welches eine Blechbuchse eingepresst ist. Die Blechbuchse ist in einer entsprechenden Bohrung eines Anschlussabschnitts des Kardangelenks formschlüssig verankert. Diese formschlüssige Verankerung der Blechbuchse wird durch plastische Umformung der Buchse erreicht, wobei hierzu in der Bohrung des Anschlussabschnitts des Kardangelenks eine Vertiefung ausgebildet ist, in welche unter plastischer Deformation der Blechbuchse ein Wandungsabschnitt der Buchse eingepresst ist.
Aus DE 10 2007 059 282 A1 ist eine axial und radial abdichtende Dichtungsbuchse bekannt, die einen Hülsenkörper umfasst, in welchem mehrere elastomere Dichtungsstrukturen sitzen. Der Hülsenkörper ist im Bereich seiner axialen Enden mit Ringstegen versehen, die sich vom Buchsenrand ausgehend radial einwärts erstrecken und die Dichtungsstrukturen stützen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pressverband, sowie Hülsen für derartige Pressverbände und damit realisierte Medienführungen zu schaffen, mit denen die zuvor genannten Probleme vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Pressverband mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung betrifft Pressverbände in allen Bereichen des Maschinen- und Fahrzeugbaus, in denen die Genauigkeit der Presssitze dünnwandiger hülsenartiger Bauteile durch Vertiefungen an der Oberfläche von Trägern beeinflusst sind. Die Erfindung betrifft auch Medienführungen in beliebigen Maschinen der Industrie und insbesondere in Fahrzeuggetrieben. Unter Medienführung sind im weitesten Sinne alle Kanäle und Löcher zu verstehen, die geeignet sind drucklose oder druckbeaufschlagte Medien wie Luft oder Öl zu leiten, durchzulassen oder aufzunehmen. Die Erfindung betrifft auch die hülsenförmigen Bauteile für zuvor genannte Pressverbände.
Der Pressverband ist zwischen dem Träger und mindestens einem einteiligen oder zusammengesetzten hülsenartigen Bauteil in entsprechend konstruktiv geforderter Form und mit entsprechenden Querschnitten und Abmessungen gebildet. Das hülsenförmige Bauteil ist jedoch bevorzugt als zylindrische Hülse mit wenigstens einer stufenartigen Verjüngung ausgebildet.
Träger sind Bauteile mit einer durch eine Innenwandung, oder eine Außenwandung gebildeten Sitzfläche, in - oder auf welcher das hülsenartige, dünnwandige Bauteil sitzt. Die Träger sind beispielsweise Wellen, Hohlwellen, Wellenstümpfe und andere rotationssymmetrische Bauteile. Die Träger sind vorzugsweise aus Stahl oder aus Aluminium und entsprechenden Legierungen gefertigt.
Das hülsenartige Bauteil sitzt in oder auf einem Träger. Zumindest eine Vertiefung ist als Nut oder als Durchgangs- oder Sackloch an dem Träger ausgebildet. Der Kanal kann beispielsweise eine mit der Längsachse des Trägers gleichgerichtete oder beliebig geneigt zu dieser verlaufenden Nut an der Oberfläche in einer Bohrung oder in der Außenhaut sein. Denkbar ist auch eine Ringnut um die Rotationsachse eines rotationssymmetrischen Trägers. Alternativ ist der Kanal durch eine Vertiefung oder eine Querbohrung gebildet. Ein Kanal entsteht zwischen dem Träger und dem hülsenförmigen Bauteil dadurch, dass eine Nut oder ein Loch an der Oberfläche des Trägers zumindest teilweise durch das hülsenförmige Bauteil abgedeckt oder bedeckt ist.
Das hülsenförmige Bauteil und der Träger sitzen zumindest an der Umgebung des Kanals mit einem Presssitz aneinander. Die Dicke des Blechs des Wandabschnitts, mit dem der Kanal abgedeckt ist, ist dicker ist als das Blech der Hülse dick ist, das sich dem Wandabschnitt unmittelbar in wenigstens eine Richtung anschließt und mit dem das hülsenförmig Bauteil den Presssitz mit dem Träger eingeht.
Die hülsenförmigen Bauteile sind von konstruktiv entsprechend geforderter Gestalt. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das hülsenförmige Bauteil hohlzylindrisch ausgebildet und an den Enden offen oder an einem Ende verschlossen ist. Die hülsenförmigen Bauteile sind wahlweise in den Träger ein- bzw. auf diesen aufgepresst. Die Wandabschnitte der hülsenförmigen Bauteile verschließen die Vertiefungen teilweise oder vollständig und können auch ein Loch oder mehrere Löcher aufweisen, über die die Vertiefungen durch das Bauteil z.B. für Öl zugänglich sind. Die Oberfläche der hülsenförmigen Bauteile bildet ganz oder partiell Dichtflächen, an denen Dichtungen anliegen oder ablaufen, oder Wälzflächen, an denen Wälzkörper abrollen. Alternativ können die Bauteile selbst schließen oder abdichten.
Die hülsenförmigen Bauteile sind vorzugsweise aus Stahlblech mit weitestgehend gleichmäßiger Wandstärke gezogen. An dem Wandabschnitt allerdings, mit welchem Vertiefungen abgedeckt sind oder werden sollen, ist die Dicke des gezogenen Blechs erfindungsgemäß dicker als in übrigen sich unmittelbar den Wandabschnitt anschließenden axialen und oder umfangsseitigen Bereichen. Der Übergang zwischen dem verdickten Bereich und dem dünnwandigeren Bereich kann als flache Rampe, verrundet, oder über fasenbildene Schrägflächen erfolgen. Die Wanddicke in dem verdickten Bereich kann weiterhin variieren. So kann die Wanddicke in den radial nicht abgestützten Zonen umso größer gewählt werden, als die entsprechende Stelle von den radial durch Presssitz abgestützten Bereichen entfernt ist.
Der Wandabschnitt ragt an dem nicht montierten hülsenförmigen Bauteil entweder innen und außen, nur außen oder nur innen über die für den Pressverband bestimmte Fläche oder der von dem Presssitz abgewandten Fläche um den Betrag der dickeren Wanddicke über seine Umgebung hinaus. Vorzugsweise steht der Wandabschnitt um den Anteil der dickeren Blechdicke an der Rückseite der Wand des hülsenförmigen Bauteils hervor, die sich im Pressverband mit dem Träger berührt.
Die Wandstärke, d.h. die Dicke der hülsenförmigen Bauteile liegt vorzugsweise bei 0,5 bis 2,5 mm. Der Anteil, um den die Dicke des Blechs des Wandabschnittes dicker ist als die Dicke der sich anschließenden Bereiche des Bauteils, liegt vorteilhaft zwischen 5% bis 20% bevorzugt bei 5% bis 10% der Blechdicke der sich anschließenden Bereiche. Dabei kann der Wandabschnitt entweder vollflächig geschlossen, oder lokal mit Durchbrechungen, insbesondere Durchgangsöffnungen versehen sein. Der hervorstehende Anteil bildet beim Ziehen des hülsenförmigen Bauteils in Entformungsrichtung zwar einen Hinterschnitt. Dieser Hinterschnitt weicht jedoch aufgrund geringer Abmessungen beim Entformen aus und federt danach wieder in seine Ausgangsstellung zurück.
Wenn das hülsenförmige beispielsweise Bauteil hohlzylindrisch ausgebildet ist, wird diese Hülse aufgrund des hervorstehenden Anteils/der hervorstehenden Anteile an Blech des Wandabschnitts in diesen Bereichen gewollt unrund. Dieses hülsenförmige Bauteil wird so richtungsorientiert auf- oder eingepresst, dass der Wandabschnitt in Endlage des Bauteils, die entsprechende Vertiefung bestimmungsgemäß abdecken soll. Das hülsenförmige Bauteil wird, wie im Kapitel „Hintergrund der Erfindung“ beschrieben, in dem Bereich der Vertiefung teilweise in die Vertiefung hinein ausweichen, wobei ein radialer Teil des Blechs des Wandabschnittes in die Vertiefung eintaucht. Das Blech des Wandabschnitts ist deshalb bestimmungsgemäß um das Maß dicker ausgelegt, um das der Wandabschnitt gewöhnlich in die Vertiefung ausweicht. Das als Einzelteil durch den hervorstehenden Anteil bewusst mit einer Formabweichung versehene Bauteil weist damit im ein- oder aufgepressten Zustand an der Rückseite seiner Wand, die sich im Pressverband befindet, die erforderliche Genauigkeit auf, da der überstehende Teil in die Vertiefung ausgewichen ist. Dichtsitze, Laufbahnen und weitere Funktionsflächen erreichen damit enge Formtoleranzen.
Der Pressverband lässt sich ohne erheblichen Kostenaufwand durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Hülse herstellen. Die Umgebungskonstruktion des hülsenförmigen Bauteils kann unverändert bleiben. Die erfindungsgemäße Hülse ist ohne Weiteres gegen Hülsen des Standes der Technik austauschbar.
Figurenliste
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:

1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Stufenhülse mit lokal radial erhöhter Wanddicke;
2 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung und Erläuterung weiterer Einzelheiten und Merkmale der erfindungsgemäßen Stufenhülse;
3 eine erste Detailschnittdarstellung entlang der in 2 eingetragenen Schnittebene III-III zur Veranschaulichung einer Zone mit lokal erhöhter Wanddicke;
4 eine zweite Detailschnittdarstellung entlang der in 2 eingetragenen Schnittebene IV-IV;
5 eine dritte Detailschnittdarstellung entlang der in 2 eingetragenen Schnittebene V-V;
6 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines unter Einschluss der erfindungsgemäßen Hülse realisierten Pressverbandes mit seitens des lokal verdickt ausgebildeten Hülsenmantels abgedeckten Kanalkavernen;
7 eine vierte Detailschnittdarstellung zur Veranschaulichung der Überdeckung einer Umfangskaverne mit einem zur Kavernenkontur passenden, lokal verdickt ausgebildeten Zylindermantel der erfindungsgemäßen Stufenhülse;
8 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung der Einbausituation einer erfindungsgemäßen Stufenhülse in einem Getriebe, wobei im Innenbereich der erfindungsgemäßen, außenseitig mit Presssitz gehaltenen Stufenhülse eine Getriebewelle sitzt, wobei die Getriebewelle mit Dichtringen versehen ist, welche an einer durch die erfindungsgemäße Stufenhülse gebildeten Innenfläche anlaufen;
9 eine fünfte Detailschnittdarstellung zur Veranschaulichung der Wanddickengestaltung bei einer erfindungsgemäßen Stufenhülse.

Ausführliche Beschreibung der Figuren
Die in 1 gezeigte erfindungsgemäße Stufenhülse 1 ist aus einem Blechmaterial gefertigt. Diese Stufenhülse 1 umfasst einen ersten Zylindermantelabschnitt 2a und einen zweiten Zylindermantelabschnitt 2b. Der erste Zylindermantelabschnitt 2a weist einen größeren Außendurchmesser auf als der zweite Zylindermantelabschnitt 2b . Die beiden Zylindermantelabschnitte 2a, 2b sind über einen Ringschulterabschnitt 2c miteinander verbunden und insgesamt zueinander derart angeordnet, dass diese zu einer Rotationsachse 6 konzentrisch sind. Sowohl der erste Zylindermantelabschnitt 2a, als auch der zweite Zylindermantelabschnitt 2b sind derart bemessen, dass in nachfolgend noch näher erläuterter Einbauposition deren Außenflächen zumindest abschnittsweise als Pressflächen fungieren durch welche die Stufenhülse radial belastet wird.
An dem zweiten Zylindermantelabschnitt 2b ist im Bereich seines dem Ringschulterabschnitt 2c abgewandten Endbereiches eine Verrundung 2d vorgesehen. Diese Verrundung bildet hier einen radial einwärts vordringenden Kragen. Die Verrundung 2c erleichtert das Einpressen der Stufenhülse und steift zudem den zweiten Zylindermantelabschnitt 2b aus.
Im Bereich des ersten Zylindermantelabschnitts 2a sind mehrere Durchbrechungen vorgesehen. Eine dieser Durchbrechungen ist als Langloch 12 ausgeführt. eine weitere, hiervon axial beabstandete und zudem in Umfangsrichtung versetzte Durchbrechung fungiert als Durchgangsloch 11 und hat hier einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt.
An dem ersten Zylindermantelabschnitt 2a ist im Bereich seines dem Ringschulterabschnitt 2c abgewandten Endbereiches eine Lasche 39 ausgebildet. Über diese Lasche 39 wird es möglich, im Zusammenspiel mit einer entsprechenden Komplementärgeometrie die Position der Stufenhülse 1 in Umfangsrichtung festzulegen.
Der zweite Zylindermantelabschnitt 2b ist derart gestaltet, dass in eingepresstem Zustand ein Teil des vom Ringschulterabschnitt 2c beabstandeten Bereiches des zweiten Zylindermantelabschnitts 2b eine deutlich höhere radiale Flächenpressung generiert als der restliche Bereich des zweiten Zylindermantelabschnitts 2b. Hierzu bildet ein an die Verrundung 2d angrenzender, gepunktet angedeuteter Ringbereich eine Presssitzteilfläche 2e. Diese lokale Erhöhung der Flächenpressung wird diesem Ringbereich verliehen, indem diesem gegenüber dem restlichen Bereich des Zylindermantelabschnitts 2b ein zum Presssitz führendes Übermaß verliehen wird. Die in Axialrichtung benachbarte Ringzone des Zylindermantelabschnitts 2b hat einen geringeren Außendurchmesser. Der zweite Zylindermantelabschnitt 2b ist vorzugsweise so gestaltet, dass die in Axialrichtung gemessene Länge der Presssitzteilfläche 2e etwa 30% bis 50% der Axiallänge des zweiten Zylindermantelabschnitts 2b beträgt. Im Innenbereich der Verrundung 2d kann eine relativ scharfe Innenkante gebildet sein, an welcher eine Ringstirnfläche eines Einpresstempels angreifen kann. Das Einpressen der Stufenhülse 1 in eine Bohrung erfolgt vorzugsweise unter Einleitung der Einpresskraft in den Innenkantenbereich der Verrundung 2d, sowie in den Innenkantenbereich des Ringschulterabschnitts 2c. Die Stufenhülse 1 ist damit während des Einpressens im Bereich des ersten Zylindermantels 2a primär auf Zug belastet und wird damit durch die Einpresskräfte nicht ausgebaucht.
Zur weiteren Beschreibung der Geometrie der erfindungsgemäßen Stufenhülse 1 wird im folgenden wechselnd auf die 2 bis 5 Bezug genommen. 2 zeigt die erfindungsgemäße Stufenhülse 1 nach 1 in einem Längsschnitt entlang der Rotationsachse 6. Der Zylindermantelabschnitt 2a weist Wandabschnitte 3, 4 und 5 auf, die sich von der Dicke der übrigen Wandung der Stufenhülse 1 hinsichtlich der Wanddicke „T“ unterscheiden, die dicker ist als die Wanddicke „D“ der übrigen Wandung des ersten Zylindermantelabschnitts 2a. In diesen Zonen lokal erhöhter Wanddicke befinden sich die Durchbrechungen 8, 11, 12.
Die Stufenhülse 1 weist im Bereich des zweiten Zylindermantelabschnitts 2b einen kleineren Außendurchmesser auf als im Bereich des ersten Zylindermantelabschnitts 2a. Der Übergang zwischen dem zweiten Zylindermantelabschnitt 2b zu dem ersten Zylindermantelabschnitt 2a erfolgt über den Ringschulterabschnitt 2c. Durch den Ringschulterabschnitt 2c werden die beiden Zylindermantelabschnitte 2a, 2b radial ausgesteift. Zudem kann durch den Ringschulterabschnitt 2c eine Kanalbegrenzungswandung gebildet werden, welche gemeinsam mit dem benachbarten Bereich des zweiten Zylindermantelabschnitts 2b einen Kanal begrenzt. Diesbezüglich wird insbesondere auf den in 6 gezeigten Kanal 40 verwiesen.
In seinem dem Ringschulterabschnitt 2c abgewandten Stirnendbereich ist der zweite Zylindermantelabschnitt 2b mit einer Verrundung 2d versehen. Diese Verrundung erleichtert das Einpressen der Stufenhülse 1 in eine entsprechende, Aufnahmebohrung. Weiterhin wird durch diese Verrundung der Stirnendbereich des zweiten Zylindermantelabschnitts 2b ausgesteift. Es ist möglich, die Abmessungen des zweiten Zylindermantelabschnitts 2b und einer zur Aufnahme desselben vorgesehenen Bohrung so abzustimmen, dass bereits über den im Bereich des zweiten Zylindermantelabschnitt 2b realisierten Presssitz ein hoher Verankerungsbeitrag zur Sicherung der Stufenhülse 1 erreicht wird. Die in Richtung der Buchsenachse 6 gemessene Axiallänge des zweiten Zylindermantelabschnitts 2b ist wesentlich kürzer als die Axiallänge des ersten Zylindermantelabschnitts 2a und liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 25% der Länge des ersten Zylindermantelabschnitts. Die Durchmesserreduktion des zweiten Zylindermantelabschnitts 2b gegenüber dem ersten Zylindermantelabschnitt 2a beträgt vorzugsweise 5 bis 30%. Die Stufenhülse 1 kann auch weitere Stufen aufweisen.
Die 3, 4 und 5 zeigen jeweils eine Schnittdarstellung durch den jeweiligen Wandabschnitt 3, 4 und 5 und seine Umgebung, geschnitten an der jeweiligen Linie III - III, IV - IV oder V - V nicht maßstäblich und übertrieben groß dargestellt. Die Wanddicke „T“ des Blechs des jeweiligen Wandabschnitts 3, 4 oder 5 ist jeweils um den Betrag „S“ dicker als die Dicke „D“ des Blechs der sich unmittelbar an den jeweiligen Wandabschnitt anschließenden übrigen Wand 7 der Stufenhülse 1.
Der Wandabschnitt 3 mit der Dicke „T“ verläuft streifenförmig in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 6 geschlossen um. Die Abschnitte 9 und 10 der übrigen Wand 7 mit der Dicke „D“ der Stufenhülse 1 schließen sich beidseitig axial an diesen Wandabschnitt 3 an. In dem ringartig geschlossen verlaufenden, radial verdickten Wandabschnitt 3 ist ein Durchgangsloch 8 ausgebildet.
Der Wandabschnitt 4 mit der Dicke „T“, die auch dicker oder dünner sein kann als die Dicke des Blechs am Wandabschnitt 3, ist streifenförmig ausgebildet und längs mit der Rotationsachse 6 ausgerichtet. Beidseitig in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 6 und in eine axiale Richtung schließt sich dem Wandabschnitt 4 der Abschnitt 10 der übrigen Wand der Stufenhülse 1 an. In den Wandabschnitt 4 ist ein Durchgangsloch 11 eingebracht.
Der Wandabschnitt 5 mit der Dicke „T“, die auch dicker oder dünner sein kann als die Dicke des Blechs am Wandabschnitt 3 bzw. 4, ist streifenförmig ausgebildet und längs mit der Rotationsachse 6 ausgerichtet. Beidseitig in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 6 und in eine axiale Richtung schließt sich dem Wandabschnitt 5 der Abschnitt 10 der übrigen Wand 7 der Stufenhülse 1 an. In den Wandabschnitt 5 ist ein Langloch 12 eingebracht.
Der Anteil „S“, um den die Dicke „T“ des Blechs an den Wandabschnitten 3, 4 und 5 dicker ist als die Dicke „D“ der übrigen Wandabschnitte 9 und 10 steht an der Rückseite 13 der Wand der Stufenhülse 1 hervor, die für einen Presssitz in einer Bohrung 15 mit einer Hohlwelle 14 vorgesehen ist (6). Da die Stufenhülse 1 eingepresst ist, ist die Rückseite durch die Innenseite gebildet. Wenn anderenfalls eine Hülse zum Aufpressen vorgesehen wäre, würde die Rückseite die Außenseite einer Hülse sein. Die Stufenhülse 1 ist außerdem mit einer Lasche 39 versehen, die eine gerichtete Montage der Abschnitte 3, 4 und 5 mit den Löchern 8, 11 und 12 zu einem Träger 16 in einem mit 6 gezeigten Pressverband möglich macht.
6 zeigt einen erfindungsgemäßen Pressverband bestehend aus einem Träger 16 in Form der Hohlwelle 14 und aus der mit Presssitz in dem Träger 16 sitzenden dünnwandigen Stufenhülse 1 aus Blech. Im Bereich der Innenwandung des Trägers 16 sind Vertiefungen 17, 18 und 19 ausgebildet, die durch jeweils einen Wandabschnitt 3, 4 oder 5 der Stufenhülse 1 in radialer Richtung abgedeckt sind.
Der zweite Zylindermantelabschnitt 2b weist einen kleineren Außendurchmesser auf als der erste Zylindermantelabschnitt 2a. Der Träger 16 ist derart gestaltet, dass dieser im Zusammenspiel mit dem zweiten Zylindermantelabschnitt 2b und der Außenwandung der Ringschulter 2c einen Kanal 40 bildet. Dieser Kanal 40 kommuniziert mit einem in dem Träger 16 verlaufenden Fluidkanal 41. Die Außenabmessung des zweiten Zylindermantels 2 ist derart auf die Innenabmessung der entsprechenden Bohrung des Trägers 16 abgestimmt, dass der der zweite Zylindermantelabschnitt 2b im Axialbereich ZP einer höheren Flächenpressung ausgesetzt ist, als in dem sich anschließenden, bis zur Ringschulter 2c fortsetzenden Bereich.
Die Vertiefung 17 ist als Ringnut 20 ausgebildet, die bei hier gezeigtem Einbau der Stufenhülse 1 von dem Wandabschnitt 3 abgedeckt ist, so dass durch die Ringnut 20 und den Wandabschnitt 3 ein Ringkanal 20' begrenzt ist. Der Ringkanal 20' ist mit einem längs gerichteter Kanal 21 in Form einer Sackbohrung verbunden. Der Ringkanal 20' ist außerdem durch das Loch 8 zugänglich. Zwischen Stufenhülse 1 und Träger 16 ist an den Wandabschnitten 9 und 10 beidseitig der Ringnut 20 ein Presssitz ausgebildet.
Die Vertiefung 18 ist eine Längsnut 21, die mit dem Wandabschnitt 4 abgedeckt ist, so dass durch die Längsnut 21 und den Wandabschnitt 4 ein Kanal 21' begrenzt ist. Der Kanal 21' ist durch das Durchgangsloch 11 zugänglich. Zwischen der Stufenhülse 1 und dem Träger 16 ist an dem Wandabschnitt 10 beidseitig in Umfangsrichtung und axial endseitig ein Presssitz ausgebildet.
Die Vertiefung 19 ist eine Längsnut 22, die mit dem Wandabschnitt 5 abgedeckt ist, so dass durch die Längsnut 22 und den Wandabschnitt 5 ein Kanal 22' begrenzt ist. Der Kanal 22' ist durch das Langloch 12 zugänglich. Zwischen der Stufenhülse 1 und Träger 16 ist an dem Wandabschnitt 10 beidseitig in Umfangsrichtung und axial endseitig ein Presssitz ausgebildet.
Der Anteil „S“, um den die Dicke „T“ des Blechs an den Wandabschnitten 3, 4 und 5 dicker ist als die Dicke „D“ der übrigen Wandabschnitte 9 und 10 steht nach dem Einpressen nicht mehr an der Rückseite 13 der Wand der Stufenhülse 1 hervor, sondern ist als Anteil „SS“ in die jeweilige Vertiefung 17, 18 oder 19 eingetaucht, wie beispielhaft aus 7, einem Schnitt entlang der Linie VII - VII in nicht maßstäblicher und übertrieben großer Darstellung hervorgeht. Die Dicke „T“ des Blechs des jeweiligen Wandabschnitts 3, 4 oder 5 ist um das Maß „SS“ größer als die Dicke „D“ des Blechs der übrigen Wand. Das Maß „SS“ kann, muss aber nicht dem ursprünglichen Maß „S“ entsprechen.
8 zeigt eine Medienführung 23 für ein nicht weiter dargestelltes Getriebe in einem Teilschnitt entlang der Rotationsachse 6. Eine Steckwelle 24 steckt in der Hohlwelle 14. Die Steckwelle 24 weist verschiedene Zuführkanäle 25 und 26 mit Querkanälen 27, 28 und 29 auf. Die gesamte Innenseite des hülsenförmigen Bauteils ist eine Dichtfläche 33 für Dichtungen in Form von O- Ringen 30, 31, 34, 35 und 37.
Die O-Ringe 30 und 31 dichten einen Ringraum 32 ab, und liegen dabei an einer Dichtfläche 33 der Stufenhülse 1 an. Der Ringkanal 20' und der Ringraum 32 sind über die Bohrung 8 miteinander verbunden und über den vom Zuführkanal 25 abgehenden Querkanal 27 mit Öl versorgt. Die O-Ringe 30, 31, 34, 35 und 37 sind hier nur beispielhaft als O-Ringe dargestellt. Diese Ringe können hinsichtlich ihres Querschnitts auch anderweitig gestaltet sein, insbesondere als Rechteckringe, oder Ringe mit mehreren Dichtlippen oder Lamellen ausgeführt sein.
Die O-Ringe 34 und 35 dichten einen Ringraum 36 zwischen der Stufenhülse 1 und der Steckwelle 24 ab und liegen dazu an der durch die Innenfläche der Stufenhülse 1 gebildeten Dichtfläche 33 an. Der Ringraum 36 ist über das Durchgangsloch 11 mit dem Kanal 21' verbunden und durch den vom Zuführkanal 25 abgehenden Querkanal 28 mit Öl versorgt.
Die O-Ringe 35 und 37 dichten einen Ringraum 38 zwischen der Stufenhülse 1 und der Steckwelle 24 ab und liegen dazu an der Dichtfläche 33 an. Der Ringraum 38 ist über das Langloch 12 mit dem Kanal 22' verbunden und durch den vom Zuführkanal 26 abgehenden Querkanal 29 mit Öl versorgt.
In 9 ist in Form einer Detail-Radialschnittdarstellung eine bevorzugte Gestaltung des Querschnitts der Stufenhülse 1 im Bereich des ersten Zylindermantelabschnitts veranschaulicht. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ergibt sich in unverpresstem Zustand zunächst eine gewisse Unrundheit im Bereich der Innenwandung der Stufenhülse aufgrund der besonderen Wanddickengestaltung. Nach Verbau der Stufenhülse ergibt sich aufgrund der hierbei eintretenden Verformung im Innenbereich des ersten Zylindermantelabschnitts eine Zylinderfläche deren Rundheit engen Formtoleranzanforderungen erfüllt. Geeignete Wanddickenverläufe können anhand strukturmechanischer Berechungen, insbesondere FEM-Berechnungen ermittelt werden. Auch auf empirischem Wege ist es möglich, zu dieser speziellen Wanddicken Gestaltung zu gelangen. So ist es möglich, geeignete Wanddicken zu ermitteln, indem experimentell zunächst eine dünnwandige Hülse eingepresst und die hierbei sich ergebenden Unrundheiten erfasst werden. Die zur Kompensation dieser Unrundheiten erforderlichen Materialzugaben können dann aus diesen Unrundheiten ermittelt und auf ein Ziehwerkzeug oder einen Kernstempel übertragen werden.
Die in dem Zylindermantelabschnitt 2a ausgebildeten Übergänge zwischen den dünnwandigeren, radial auf Presssitz belasteten Zonen und den verdickten, als Abdeckung fungierenden Zonen 4, 4'und 5 sind fließend und haben relativ geringe Gradienten.
Bezugszeichenliste

1: Stufenhülse
2a: erster Zylindermantelabschnitt
2b: zweiter Zylindermantelabschnitt
2c: Ringschulterabschnitt
2d: Verrundung
2e: Presssitzteilfläche
3: Wandabschnitt
4: Wandabschnitt
5: Wandabschnitt
6: Rotationsachse
7: Wand
8: Loch
9: Abschnitt der übrigen Wand
10: Abschnitt der übrigen Wand
11: Durchgangsloch
12: Langloch
13: Rückseite
14: Hohlwelle
15: Bohrung
16: Träger
17: Vertiefung
18: Vertiefung
19: Vertiefung
20: Ringnut
20': Ringkanal
21: Längsnut
21': Kanal
22: Längsnut
22': Kanal
23: Medienführung
24: Steckwelle
25: Zuführkanal
26: Zuführkanal
27: Querkanal
28: Querkanal
29: Querkanal
30: O-Ring
31: O-Ring
32: Ringraum
33: Dichtfläche
34: O-Ring
35: O-Ring
36: Ringraum
37: O-Ring
38: Ringraum
39: Lasche
40: Kanal
41: Fluidkanal
ZP: Presssitzzone
T: Manteldicke

Claims

Pressverband bestehend aus einem Träger (16) und aus wenigstens einer mit Presssitz an dem Träger (16) sitzenden Stufenhülse (1) aus Blech, wobei: - an dem Träger (16) zumindest eine Vertiefung (17, 18, 19) ausgebildet ist, - die Vertiefung (17, 18, 19) durch wenigstens einen Wandabschnitt (3, 4, 5) der Stufenhülse (1) zumindest teilweise abgedeckt ist, - durch den Wandabschnitt (3, 4, 5) der Stufenhülse und die mit dem Wandabschnitt (3, 4, 5) zumindest teilweise abgedeckte Vertiefung (17, 18, 19) ein medienleitfähiger Kanal gebildet ist, - die Stufenhülse (1) einen ersten Zylindermantelabschnitt (2a) und einen zweiten Zylindermantelabschnitt (2b) aufweist, - der erste Zylindermantelabschnitt (2a) einen größeren Außendurchmesser aufweist als der zweite Zylindermantelabschnitt (2b), - in einem Zwischenbereich zwischen dem ersten Zylindermantelabschnitt (2a) und dem zweiten Zylindermantelabschnitt (2b) ein Ringschulterabschnitt (2c) ausgebildet ist, - die Dicke des Blechs des Wandabschnitts (3, 4, 5), mit dem die Vertiefung (17, 18, 19) zumindest teilweise abgedeckt ist, dicker ist als das Blech des hülsenförmigen Bauteils (1) dick ist, das sich an den Wandabschnitt (3, 4, 5) unmittelbar in wenigstens eine Richtung anschließt und mit dem die Stufenhülse (1) den Presssitz mit dem Träger (16) in der Umgebung der Vertiefung (17, 18, 19) eingeht.
Pressverband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufenhülse (1) hohlzylindrisch ausgebildet ist.
Pressverband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufenhülse (1) in den Träger (16) eingepresst ist.
Pressverband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Wandabschnitt (3, 4, 5) wenigstens ein Loch (8, 11, 12) ausgebildet ist, das in die Vertiefung (17, 18, 19) führt und mediendurchlässig mit dieser korrespondiert.
Pressverband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Wandabschnitt (3, 4, 5) eine Dichtfläche (33) aufweist, an der zumindest eine Dichtung anliegt.
Medienführung in einem Getriebe, die zumindest teilweise durch einen Träger (16) und wenigstens eine Stufenhülse (1) gebildet ist, wobei der Träger (16) und die Stufenhülse (1) einen Pressverband nach Anspruch 1 bilden.
Stufenhülse für einen Pressverband nach Anspruch 1 oder für eine Medienführung nach Anspruch 6, wobei die Stufenhülse (1) einen ersten Zylindermantelabschnitt (2a) und einen hinsichtlich seines Durchmessers kleineren zweiten Zylindermantelabschnitt (2b) aufweist, die beide koaxial zu einer Rotationsachse (6) ausgerichtet sind, wobei die radiale Blechdicke wenigstens eines kalt aus dem Blech geformten Wandabschnitts (3, 4, 5) zumindest dicker ist als das Blech der Stufenhülse radial dick ist, das sich in beiden mit der Rotationsachse gleichgerichteten axialen Richtungen an den Wandabschnitt (3, 4, 5) anschließt.
Stufenhülse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Blechdicke des kalt aus dem Blech der Hülse (2) geformten Wandabschnitts (3, 4, 5) zumindest dicker ist als das Blech der Hülse (2) radial dick ist, das sich beidseitig in die um die Rotationsachse (6) gerichteten Umfangsrichtungen an den Wandabschnitt (3, 4, 5) anschließt.