DE102017110806A1

DE102017110806A1 - Verbindung von Bauteilen eines Getriebes

Info

Publication number: DE102017110806A1
Application number: DE102017110806.8A
Authority: DE
Inventors: Peter Welker; Alexander Wenisch; Jochen Löffelmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-05-18
Filing date: 2017-05-18
Publication date: 2018-11-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindung (1) von Bauteilen eines Getriebes mit zumindest einem Formschluss zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil, wobei ein mittels Umformen von Material des ersten Bauteiles gebildeter Nietkopf (6) in eine korrespondierende Ausnehmung (4) des zweiten Bauteiles eingefügt ist und dabei einen Hinterschnitt (5) der Ausnehmung (4) hintergreift, dadurch gekennzeichnet, dass der als ein Hohlkörper ausgeführte Nietkopf (6) des ersten Bauteiles in die als Sackloch gestaltete, im Inneren einen Hinterschnitt (5) aufweisende Ausnehmung (4) des zweiten Bauteiles eingreift und eine formschlüssige Verbindung (8) mittels eines Stempels herstellbar ist, der Material des Nietkopfes (6) radial in den Hinterschnitt (5) plastisch verdrängt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindung von Bauteilen eines Getriebes mit zumindest einem Formschluss zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil, wobei ein mittels Umformen von Material des ersten Bauteiles gebildeter Nietkopf in eine korrespondierende Ausnehmung des zweiten Bauteiles eingefügt ist und dabei einen Hinterschnitt der Ausnehmung hintergreift.
Eine derartige Verbindung, die weder einen Zusatzwerkstoff noch ein zusätzliches Bauteil erfordert und bei der eine formschlüssige Sicherung durch die Werkstoffumformung eines Bauteils erfolgt, kann auch als Durchsetzfügen, Clinchen oder Toxen bezeichnet werden.
Die DE 10 2014 214 553 A1 zeigt eine Deckelbaugruppe für einen Drehmomentwandler, die eine Antriebsplatte, einen Frontdeckel und eine Nabe umfasst. Die Antriebsplatte und der Frontdeckel sind dabei durch eine Vielzahl von Nieten miteinander verbunden. Dabei ist jede Nietverbindung als offene, auch Durchsetzfüge-Verbindung genannte Toxverbindung ausgeführt.
Aus der US 83 03 460 B2 ist eine Nietverbindung zwischen zwei Blechbauteilen eines Getriebes bekannt. Die Nietverbindung schließt Niete ein, welche bei der Vernietung, dem Nietvorgang, durch Durchstellen des Materials von einem der Bauteile entstehen. Folglich wird nach einem Zusammenfügen beider Blechbauteile jeder Niet mittels einer beispielsweise durch Prägen oder Stanzprägen durchgeführten Durchstellung aus dem Material des ersten Blechbauteils hergestellt. Dabei greift der Niet unmittelbar in eine korrespondierende Ausnehmung des zweiten Blechbauteils ein. Das freistehende, aus dem zweiten Blechbauteil hervortretende Ende von dem Niet verrastet nach einem Umformen über einen wulstartig radial aufgeweiteten Abschnitt formschlüssig an einer als Hinterschnitt ausgebildeten Ausnehmung des zweiten Blechbauteils.
Die EP 0 835 700 B1 offenbart ein Zweilagen-Verbundblech, wobei ein Verbundblech herausgeprägte Noppen aufweist, die in Aussparungen des weiteren Verbundblechs form- und stoffschlüssig verrasten. Die Verbindung der aneinanderliegenden Bleche erfolgt durch eine plastische Verformung, mittels eines Durchsetzfügeprozesses, der eine Pressform und einen Pressstempel umfasst, wobei eine mechanische Verhakung der Bleche in einer topfförmigen Vertiefung erfolgt.
Die DE 10 2006 018 496 A1 zeigt eine Verbindung von Blechbauteilen eines Getriebes, wobei die Verbindung einen Formschluss zwischen den Blechbauteilen aufweist. Dabei erfolgt der Formschluss mittels eines aus dem ersten Blechbauteil durchgestellten Zapfens, der durch eine Ausnehmung des zweiten Blechbauteils hindurchgreift und dabei das zweite Blechbauteil zumindest an einem Hinterschnitt hintergreift.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine bauraum- und bauteiloptimierte, funktionssichere und dauerfeste, sowie die Montage vereinfachende Verbindung zwischen Bauteilen eines Getriebes zu schaffen.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1. Die abhängigen, auf den Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der als ein Hohlkörper gestaltete Nietkopf in eine als Sackloch ausgeführte, im Inneren einen Hinterschnitt aufweisende Ausnehmung eingreift und eine formschlüssige Verbindung mittels eines Stempels herstellbar ist, der Material des Nietkopfes radial in den Hinterschnitt plastisch verdrängt.
Diese erfindungsgemäße Maßnahme beschreibt eine durch ein verdecktes Durchsetzfügen oder Toxen hergestellte Verbindung, bei der im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik, beispielsweise der US 83 03 460 B2 , lediglich eines der beiden, auch Fügeteile genannten Bauteile, verformt wird.
Der konstruktive Aufbau der erfindungsgemäßen Verbindung umfasst beispielsweise eine in einem Gussträger oder Getriebebauteil eingebrachte, als Sackloch gestaltete Ausnehmung, die im Inneren einen randseitig in die Ausnehmung des Sackloches übergehenden Hinterschnitt aufweist. Das mit dem Getriebebauteil zu verbindende Bauteil, beispielsweise ein Deckel, umfasst einen axial hervorstehenden, einen Hohlkörper bildenden Nietkopf, der einteilig aus dem Material des Deckels, bevorzugt durch einen Umformprozess hergestellt ist. Dabei ist der Durchmesser des Nietkopfes an der weitesten Stelle geringfügig kleiner als der Durchmesser der als Sackloch gestalteten Ausnehmung in dem Getriebebauteil. Im Einbauzustand ist der Nietkopf formschlüssig in der Ausnehmung des Getriebebauteils gehalten. Dazu wird Material des Nietkopfs von seiner Rückseite bzw. der Rückseite des Blechbauteils mittels eines Stempels, insbesondere eines Formstempels, plastisch in den Hinterschnitt des Getriebebauteils verdrängt. Diese erfindungsgemäß aufgebaute Toxverbindung gewährleistet die Übertragung von hohen axialen und radialen Kräften und zeichnet sich außerdem durch eine hohe Funktionssicherheit und Dauerfestigkeit aus.
Vorteilhaft erfordert das erfindungsgemäße Konzept im Unterschied zu bekannten Lösungen keine separaten Sicherungselemente wie Nieten, die zunächst in korrespondierende Bohrungen der zusammengefügten Bauteile eingeführt werden, bevor anschließend das Nietschaftende zu einem Schließkopf umgeformt wird. Zur Herstellung einer üblichen Toxverbindung ist ein frei zugänglicher Verbindungsbereich von beiden Seiten erforderlich. Abweichend dazu ist das erfindungsgemäße verdeckte Durchsetzfügen oder Toxen auch möglich, wenn der zur Verfügung stehende Bauraum beispielsweise keinen rückwärtigen Zugang und/oder keine Durchgangsbohrung zulässt. Die Erfindung gewährleistet somit eine aufgabengerechte bauraum- und bauteiloptimierte Verbindung von Bauteilen eines Getriebes, die weiterhin die Montage vereinfacht. Vorteilhaft können mit dieser Toxverbindung Deckel auch mit dickwandigen Getriebebauteilen wirksam und dauerfest sowohl formschlüssig als auch kraftschlüssig miteinander verbunden werden.
Bevorzugt eignet sich die erfindungsgemäße Toxverbindung zur Befestigung eines aus einem Blechwerkstoff hergestellten Deckels an einem Gussträger, Gussgehäuse bzw. einem aus Guss hergestellten Getriebebauteil. Eine formschlüssige Sicherung dieser Bauteile sieht folgende Schritte vor. In eine als Sackloch ausgeführte Ausnehmung, die endseitig einen Hinterschnitt einschließt, wird der einem Deckel zugeordnete Nietkopf eingebracht. Anschließend wird mittels eines Stempels Material des Deckels in den Hinterschnitt der Ausnehmung des Gussträgers verdrängt. Bei diesem, auch Durchsetzfügen bzw. Toxen genannten Prozess, erfolgt eine Umformung des hohlen Nietkopfes entsprechend der Geometrie der Ausnehmung bzw. des Hinterschnitts im Gussträger. Das Toxen geschieht dabei mit einem von einer Rückseite des Deckels angesetzten Formstempels oder Durchsetzfügewerkzeugs, wodurch die Bauteile dauerfest form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Im Einbauzustand, nach abgeschlossenem Durchsetzfügen bzw. Toxen füllt der einmaterialig, einstückig mit dem Deckel verbundene Nietkopf die Ausnehmung sowie den zugehörigen Hinterschnitt im Gussträger vollständig aus. Dazu bildet der Nietkopf eine radial nach außen aufgeweitete Ringwulst, die vollflächig den Hinterschnitt ausfüllt und somit in axialer und radialer Richtung eine wirksame und formschlüssige Sicherung gewährleistet.
Eine gemäß der Erfindung ausgeführte Verbindung von Bauteilen eines Getriebes eignet sich beispielsweise zur Befestigung eines Deckels oder eines anderen Bauteils aus einem Blechwerkstoff an einem Gussträger wie beispielsweise einem Ausgleichsgehäuse eines Stirnraddifferentials oder Planetengetriebes. Bei diesen Getrieben ist häufig keine beiderseitige freie Zugänglichkeit für den Verbindungsbereich gewährleistet oder der zur Verfügung stehende Bauraum lässt keinen rückwärtigen Zugang der Verbindung zu. Für derartige Anwendungen bzw. Gegebenheiten bietet die Erfindung aufgrund der verdeckten Toxverbindung einen entscheidenden Vorteil.
Nachfolgend wird die Erfindung gemäß einem in vier Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigt:

1: eine Teilansicht von einem Gussträger eines Getriebes in einer Perspektive;
2: einen Teilschnitt von dem Bauteil gemäß 1;
3: einen Teilschnitt von einem Deckel eines Getriebes;
4: einen Teilschnitt des Gussträgers gemäß 1 in Kombination mit dem in 3 gezeigten Deckel.

Die 1 zeigt einen Gussträger 1 von einem Getriebe (nicht gezeigt) in einer Teilansicht. Dabei handelt es sich beispielsweise um ein Ausgleichsgehäuse eines Stirnraddifferentials von einem Fahrzeug, dem stirnseitig zumindest bereichsweise ein in 3 gezeigter Deckel 2 zugeordnet ist. Einer Aufnahme 3 im Gussträger 1 benachbart, in der beispielsweise eine nicht abgebildete Welle gelagert ist, sind zwei Ausnehmungen 4 eingebracht. Die 2 verdeutlicht die Gestaltung der als Sacklochbohrung ausgebildeten Ausnehmung 3, die im Inneren endseitig einen in die Ausnehmung 3 des Sackloches übergehenden umlaufenden Hinterschnitt 5 einschließt. In 3 ist der Deckel 2 als Einzelteil gezeigt, der einen einseitig aus dem Deckel 2 hervortretenden, hohlen bzw. ein Sackloch einschließenden Nietkopf 6 umfasst. Die 4 zeigt den im Gussträger 1 eingepassten Nietkopf 6 im Einbauzustand. Mittels Durchsetzfügen bzw. Toxen ist der Nietkopf 6 an die Geometrie der Ausnehmung 4 in dem Gusskörper 1 angepasst. Der Hinterschnitt 5 ist dabei von einer äußeren, einer Ringwulst 7 vergleichbaren Struktur des Nietkopfes 6 vollständig ausgefüllt. Zur Gestaltung des Nietkopfes 6 der als verdeckte Toxverbindung ausgeführten Verbindung 8 wird ein Formstempel oder Durchsetzfügewerkzeug (nicht gezeigt) eingesetzt, der Material von dem am Gussträger 1 anliegenden Deckel 2 in die Geometrie der Ausnehmung 4 einschließlich des Hinterschnitts 5 plastisch verdrängt.
Bezugszeichenliste

1: Gussträger
2: Deckel
3: Aufnahme
4: Ausnehmung
5: Hinterschnitt
6: Nietkopf
7: Ringwulst
8: Verbindung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014214553 A1 [0003]
US 8303460 B2 [0004, 0010]
EP 0835700 B1 [0005]
DE 102006018496 A1 [0006]

Claims

Verbindung von Bauteilen eines Getriebes, mit zumindest einem Formschluss zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil, wobei ein mittels Umformen von Material des ersten Bauteiles gebildeter Nietkopf (6) in eine korrespondierende Ausnehmung (4) des zweiten Bauteiles eingefügt ist und dabei einen Hinterschnitt (5) der Ausnehmung (4) hintergreift, dadurch gekennzeichnet, dass der als ein Hohlkörper ausgeführte Nietkopf (6) des ersten Bauteiles in die als Sackloch gestaltete, im Inneren einen Hinterschnitt (5) aufweisende Aufnehmung (4) des zweiten Bauteiles eingreift und eine formschlüssige Verbindung (8) mittels eines Stempels herstellbar ist, der Material des Nietkopfes (6) radial in den Hinterschnitt (5) plastisch verdrängt.
Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Einbauzustand der Nietkopf (6) über einen radial nach außen aufgeweiteten Abschnitt, der einer Ringwulst (7) entspricht, den Hinterschnitt (5) der Ausnehmung (4) vollständig ausfüllt.
Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (2) mit einem Bauteil eines Stirnraddifferentials als Gussträger (1) kombiniert ist.