DE102011012660A1 - Housing, particularly gearbox housing, for use in automobile sector for protecting component, particularly gearbox, of motor vehicle, has multiple modular housing sections, where core layer is provided between outer layers - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse, insbesondere ein Getriebegehäuse.The invention relates to a housing, in particular a transmission housing.
Gerade im Automobilbereich werden Gehäuse, wie beispielsweise ein Getriebegehäuse, verwendet, um die empfindlichen technischen oder mechanischen Bauteile eines Kraftfahrzeuges zu schützen. So wird beispielsweise das Getriebe eines Kraftfahrzeuges in einem Getriebegehäuse angeordnet und von diesem derart gehalten, dass die auf den Antriebsstrang zu übertragenden Kräfte des Motors entsprechend übersetzt und übertragen werden können. Darüber hinaus muss das Getriebegehäuse derart öldicht sein, dass das in dem Getriebegehäuse befindliche und zur Schmierung des Getriebes vorhandene Getriebeöl nicht austreten kann.Especially in the automotive sector housings, such as a gearbox, used to protect the sensitive technical or mechanical components of a motor vehicle. Thus, for example, the transmission of a motor vehicle is arranged in a transmission housing and held by the latter such that the forces of the engine to be transmitted to the drive train can be correspondingly translated and transmitted. In addition, the transmission housing must be so oil-tight that the existing in the transmission housing and existing for lubrication of the transmission gear oil can not escape.
Um die notwendige Festigkeit und Steifigkeit eines derartigen Gehäuses bzw. Getriebegehäuses zu erreichen, werden die Getriebegehäuse monolitisch aus einem Metall mittels eines entsprechenden Gussverfahrens hergestellt. Häufig verwendete Materialien sind dabei Stahl oder Aluminium.In order to achieve the necessary strength and rigidity of such a housing or gear housing, the gear housing are monolithically made of a metal by means of a corresponding casting process. Commonly used materials are steel or aluminum.
Die aus einem solchen Material hergestelltes Getriebegehäuse weist jedoch den entscheidenden Nachteil auf, dass sie ein sehr hohes Gewicht besitzen. Insbesondere im Hinblick auf die Energiebilanz eines Kraftfahrzeuges wirkt sich ein hohes Gewicht immer negativ auf den Energieverbrauch aus. Darüber hinaus sind aus Metall hergestellte Getriebegehäuse korrosionsanfällig, was die Lebensdauer und Haltbarkeit eines derartigen Gehäuses negativ beeinflusst.However, the gear housing made of such a material has the significant disadvantage that they have a very high weight. Particularly with regard to the energy balance of a motor vehicle, a high weight always has a negative effect on energy consumption. In addition, gearboxes made of metal are susceptible to corrosion, which adversely affects the life and durability of such a housing.
Ein weiterer Nachteil der monolitischen Bauform besteht darin, dass bei Reparaturen an dem Getriebegehäuse das gesamte Getriebegehäuse ausgetauscht werden muss, was bekanntlich einstückig ausgebildet ist. Dies erschwert darüber hinaus auch den Recyclingprozess, wenn das Kraftfahrzeug nach Ablauf seiner Lebensdauer dem Verwertungsprozess zugeführt wird.Another disadvantage of the monolithic design is that when repairs to the transmission housing, the entire transmission housing must be replaced, which is known to be integrally formed. In addition, this complicates the recycling process when the motor vehicle is supplied to the recycling process at the end of its life.
Aufgabetask
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse, insbesondere ein Getriebegehäuse, anzugeben, das ein geringeres Gewicht als herkömmliche, monolitische Getriebegehäuse aufweist und darüber hinaus im industriellen Serienfertigungsprozess hergestellt werden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a housing, in particular a gear housing, which has a lower weight than conventional, monolithic gearbox housing and, moreover, can be produced in the industrial series production process.
Lösungsolution
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das eingangs genannte Gehäuse, insbesondere Getriebegehäuse, das eine Mehrzahl von modularen Gehäuseteilen umfasst und aus diesem gebildet ist, wobei zumindest ein Teil der modularen Gehäuseteile einen Verbundwerkstoff aufweisen.The object is achieved by the aforementioned housing, in particular gear housing, which comprises a plurality of modular housing parts and is formed from this, wherein at least part of the modular housing parts have a composite material.
Es wird somit vorgeschlagen, ein Gehäuse, insbesondere ein Getriebegehäuse, das beispielsweise großen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist, aus einem Verbundwerkstoff herzustellen, der bei gleicher Steifigkeit und Festigkeit gegenüber metallischen Materialien wie Aluminium oder Stahl ein wesentlich geringeres Gewicht aufweist. Da Verbundwerkstoffe, wie sie beispielsweise bei der Sandwichbauweise verwendet werden, sich für die industrielle Serienfertigung aufgrund der schwierigen und komplexen Bearbeitung derartiger Werkstoffe nicht sonderlich eignen, wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass das Gehäuse eine Mehrzahl von modularen Gehäuseteilen umfasst und schließlich aus diesen gebildet ist.It is thus proposed to produce a housing, in particular a gear housing, which is exposed to, for example, large mechanical loads, from a composite material which has a substantially lower weight with the same rigidity and strength compared to metallic materials such as aluminum or steel. Since composite materials, such as those used in the sandwich construction, are not particularly suitable for industrial mass production due to the difficult and complex processing of such materials, it is also proposed that the housing comprises a plurality of modular housing parts and finally formed from these.
Somit wird es möglich, die einzelnen, einfach ausgebildeten modularen Gehäuseteile industriell aus einem Verbundwerkstoff herzustellen und anschließend zu einem Gehäuse bzw. Getriebegehäuse zusammenzusetzen. So kann beispielsweise ein Getriebegehäuse aus Verbundwerkstoff industriell in Serie hergestellt werden.Thus, it becomes possible to industrially manufacture the single, simple modular housing parts from a composite material and then to assemble them into a housing or gear housing. For example, a gearbox made of composite material can be industrially produced in series.
Vorteilhafterweise weist der Verbundwerkstoff Außenschichten aus einem ersten Material und mindestens eine dazwischen liegende Kernschicht aus einem zweiten Material auf. Mittels dieser Sandwichbauweise lassen sich somit modulare Gehäuseteile herstellen, die eine entsprechend hohe Festigkeit und Steifigkeit bei einem sehr geringen Gewicht haben.Advantageously, the composite material outer layers of a first material and at least one intermediate core layer of a second material. By means of this sandwich construction, it is thus possible to produce modular housing parts which have a correspondingly high strength and rigidity at a very low weight.
Materialien der Außenschicht können beispielsweise Kohlenstofffaser, Glasfaser, Naturfaser, Metall-Hybridlaminate aus Kohlenstofffaser und Stahl- oder Titanlagen, Metall-Hybridlaminate aus Glasfaser und Aluminium- oder Titanlagen, Metall-Hybridlaminate aus Naturfaser und Stahl, Aluminium- oder Titanlagen sowie Matrixsysteme aus Epoxid-, Phenolharz oder Thermoplaste sein. Alle vorgenannten Materialien können mit EPDM (Naturkautschuk für Schwingungsdämpfung und Schlagschutz) kombiniert werden. Als Kernschicht eignen sich Materialien mit Honigwabenkerne aus Aramid, Metall oder Papier, Schaumkerne aus Kunststoff oder Naturprodukte wie Balsaholz.Materials of the outer layer may include, for example, carbon fiber, glass fiber, natural fiber, carbon fiber hybrid and steel or titanium hybrid metal laminates, glass fiber and aluminum or titanium hybrid metal laminates, natural fiber and steel hybrid metal laminates, aluminum or titanium systems, and epoxide matrix systems. , Phenolic resin or thermoplastics. All of the above materials can be combined with EPDM (natural rubber for vibration damping and impact protection). Suitable core layers are materials with honeycomb cores made of aramid, metal or paper, plastic foam cores or natural products such as balsa wood.
Vorteilhafterweise weist das Gehäuse ein U-förmiges Gehäuse-Unterteil auf, an deren offenen Seiten modulare Gehäuse-Seitenteile angeordnet werden. So kann beispielsweise bei der Herstellung eines Getriebegehäuses eine U-förmige Unterschale einstückig ausgebildet werden, wobei das Gehäuse dann an seinen offenen Seiten mit entsprechenden Gehäuse-Seitenteilen verschlossen wird. Dabei kann das U-förmige Gehäuse-Unterteil flach gefertigt werden und dann vor dem Aushärten in ein U umgeformt werden, so dass auch dieses modulare Gehäuseteil industriell in Serie gefertigt werden kann.Advantageously, the housing has a U-shaped housing lower part, on the open sides of which modular housing side parts are arranged. Thus, for example, in the manufacture of a gear housing, a U-shaped lower shell can be formed integrally, wherein the housing is then closed at its open sides with corresponding housing side panels. In this case, the U-shaped housing lower part can be made flat and then formed into a U before curing, so that even this modular housing part can be industrially manufactured in series.
Um den Herstellungsprozess soweit wie möglich zu vereinfachen, ist es ganz besonders vorteilhaft, wenn die modularen Gehäuseteile eben ausgebildet sind. Das Gehäuse hat vorteilhafterweise eine quadratisch- oder quaderförmige Form. Alle Gehäuseteile bestehen dabei im wesentlichen aus einem Verbundwerkstoff.To simplify the manufacturing process as much as possible, it is particularly advantageous if the modular housing parts are flat. The housing advantageously has a square or cuboid shape. All housing parts consist essentially of a composite material.
Des Weiteren weist das Getriebegehäuse vorteilhafterweise innen liegende Trennelemente bzw. Trennwände als modulare Gehäuseteile auf. Diese Trennelemente bzw. Trennwände können dabei dazu dienen, die Festigkeit und Steifigkeit des Getriebegehäuses zu erhöhen und können dabei als Halteelemente für die Anordnung des Getriebes im Getriebegehäuse verwendet werden. Aufgrund der modularen Bauweise des Getriebegehäuses kann das Gehäuse für eine Vielzahl unterschiedlicher Getriebearten und Getriebetypen verwendet werden, da durch die Modularität größtmögliche Gestaltungsfreiheit erreicht wird.Furthermore, the transmission housing advantageously has internal separating elements or partitions as modular housing parts. These separators or partitions can serve to increase the strength and rigidity of the gear housing and can be used as holding elements for the arrangement of the transmission in the gear housing. Due to the modular design of the gear housing, the housing can be used for a variety of different types of transmissions and transmission types, since the modularity of the greatest possible freedom of design is achieved.
Vorteilhafterweise weisen einige der modularen Gehäuseteile Schließprofile auf, die mit anderen Gehäuseteilen zur Bildung des Getriebegehäuses in Eingriff gebracht werden können und beim fertigen Getriebegehäuse im Eingriff stehen. Diese Schließprofile sind bevorzugt in Randbereichen angeordnet und bewirken neben einem festen Halt der einzelnen Gehäuseteile aneinander, dass die einzelnen Gehäuseteile auch passgenau und formschlüssig ineinander gefügt werden können.Advantageously, some of the modular housing parts have closure profiles that can be engaged with other housing parts to form the transmission housing and engage the finished transmission housing. These closing profiles are preferably arranged in edge regions and, in addition to a firm hold of the individual housing parts to one another, that the individual housing parts can also be fitted together in an accurately fitting and form-fitting manner.
Findet das Gehäuse Verwendung als Getriebegehäuse, so ist es besonders vorteilhaft, wenn einige der Gehäuseteile entsprechende Lagerbefestigungseinsätze aufweisen, in denen die Lauflager des Getriebes eingearbeitet werden können. Diese Einsätze für die Lagerbefestigungen können aus einem herkömmlichen, strapazierfähigen Material wie Metall oder Aluminium gefertigt sein und können während des Herstellungsprozesses des entsprechenden modularen Gehäuseteils mit integriert werden.If the housing is used as a gear housing, then it is particularly advantageous if some of the housing parts have corresponding bearing mounting inserts in which the bearings of the transmission can be incorporated. These inserts for the bearing mounts can be made of a conventional, durable material such as metal or aluminum and can be integrated during the manufacturing process of the corresponding modular housing part.
Darüber hinaus ist es ganz besonders vorteilhaft, wenn an speziellen Positionen Gewindeeinsätze vorgesehen sind, um beispielsweise die einzelnen Gehäuseteile mittels herkömmlicher Schraubverbindungen miteinander verschrauben zu können. Somit können die einzelnen Gehäuseteile, aus denen sich hinterher das gesamte Getriebegehäuse modular zusammensetzt, einzeln gefertigt werden und hinterher durch entsprechende Schraubverbindungen kraft- und formschlüssig derart ineinander zusammengefügt werden, dass das Getriebegehäuse fest und stabil gebaut und darüber hinaus auch öldicht abgedichtet wird.In addition, it is particularly advantageous if threaded inserts are provided at specific positions in order, for example, to screw together the individual housing parts by means of conventional screw connections. Thus, the individual housing parts, from which the entire transmission housing is composed modularly, can be manufactured individually and afterwards by appropriate screw force and form fit together so that the gear housing is solid and stable and also sealed oil-tight.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Wie bei den Gehäuse-Seitenteil
Die Unterschale
In ähnlicher Weise werden auch die Gehäuse-Seitenteile bzw. Trennwände
Die einzelnen Gehäuseteile können mittels Passstiften zentriert und mit Schrauben zusammengebaut werden. Die Schrauben werden durch Durchgangslöcher in dem Gehäuse-Unterteil
Durch den modularen Aufbau lassen sich somit Getriebegehäuse aus einem Verbundwerkstoff in der Serienfertigung herstellen. Dabei können aufgrund des modulartigen Aufbaus verschiedene Getriebearten leicht in das Getriebegehäuse eingepasst werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei Reparaturen nur die tatsächlich defekten Teile ausgetauscht werden müssen. Auch im Bereich des Recyclings und der Verwertung alter Kraftfahrzeuge hat dies den erheblichen Vorteil, dass das Recycling wesentlich vereinfacht und transparenter durchgeführt werden kann.Thanks to the modular design, transmission housings made from a composite material can be mass-produced. In this case, due to the modular structure different types of transmissions can be easily fitted into the transmission housing. Another advantage is that when repairing only the actual defective parts must be replaced. Also in the field of recycling and recovery of old motor vehicles, this has the considerable advantage that recycling can be substantially simplified and carried out more transparently.
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