DE102017116855A1

DE102017116855A1 - Betätigungsvorrichtung für ein bewegliches Teil eines Zahnräderwechselgetriebes

Info

Publication number: DE102017116855A1
Application number: DE102017116855.9A
Authority: DE
Inventors: Tobias Kirchgäßner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2018-02-01
Also published as: WO2018019337A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung (1) eines Zahnräderwechselgetriebes mit einer Schaltwelle (2) und einem auf der Schaltwelle (2) angeordneten Betätigungsorgan (3), wobei das Betätigungsorgan (3) einen Schaltfinger (5) und einen einteilig mit dem Schaltfinger (5) ausgebildeten Kragen (4) aufweist, wobei der Schaltfinger (5) gehärtet ist und der Kragen (4) ungehärtet ist und wobei der Kragen und die Schaltwelle (2) mittels Durchsetzfügens miteinander verbunden sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes mit einer Schaltwelle und einem auf der Schaltwelle angeordneten Betätigungsorgan, wobei das Betätigungsorgan einen Schaltfinger aufweist.
Eine solche Betätigungsvorrichtung ist aus der DE 10 2006 053 732 A1 bekannt. Hier ist vorgesehen, dass der hohlzylindrische Abschnitt des Betätigungsorgans mittels einer Presspassung auf dem wellen- oder rohrförmigen Bauteil festgelegt ist.
In der DE 10 2008 029 265 A1 wird eine ähnliche Ausgestaltung des Betätigungsorgans offenbart, das als einstückiges Bauteil ausgebildet ist. Dieses wird dann auch wieder auf einem wellen- bzw. rohrförmigen Bauteil festgelegt. Dasselbe gilt für die Lösung, die in der DE 10 2013 205 339 A1 beschrieben ist; das Betätigungsorgan besteht hier aus gesintertem Metall.
Bei der Lösung gemäß der DE 10 2008 053 252 A1 wird das Betätigungsorgan an dem wellen- bzw. rohrförmigen Bauteil mittels einer hakenförmigen Struktur festgelegt. Andere ähnliche Lösungen zeigen die DE 103 10 277 A1 , die DE 10 2005 040 704 A1 und die DE 10 2009 042 943 A1 .
Aus DE 10 2006 004 933 A1 ist es bekannt, verschiedene Schaltgabelbauteile aus Blech herzustellen und diese untereinander durch Druckfügevorgänge zu verbinden.
Bekannt sind auch Betätigungsvorrichtungen, bei denen ein hülsenförmiger, hohlzylindrischer Abschnitt mit einem Schaltfinger durch Schweißen verbunden wird. Dabei ist es wesentlich, dass der Betätigungsabschnitt des Schaltfingers hinreichend widerstandsfähig ist, weshalb er regelmäßig gehärtet werden muss. Sind hohlzylindrischer Abschnitt und Schaltfinger einstückig ausgebildet, besteht regelmäßig das Problem, dass der Härteprozess aufwendig und teuer ist.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Betätigungsvorrichtung so auszugestalten, dass der Fertigungsprozess vereinfacht werden kann, wodurch sich eine kostengünstigere Herstellung ermöglichen lassen soll.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch eine Betätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Das Betätigungsorgan kann einteilig auf unaufwändige Weise beispielsweise kaltumformtechnisch hergestellt werden. Eine unaufwändige Montage gelingt dadurch, dass nur Teilbereiche des Betätigungsorgans gehärtet sind und es einen Kragen aufweist, der mittels Durchsetzfügens mit der Welle verbunden ist.
Der Schaltfinger weist dabei bevorzugt eine kreisförmige Ausnehmung auf, die auf einem Teil des Außenumfangs des hohlzylindrischen Abschnitts angeordnet ist. Bevorzugt ist dabei eine Anzahl von durch Druckfügen erzeugten Umformungsbereichen über dem Umfang der kreisförmigen Ausnehmung angeordnet. Bevorzugt sind in diesem Falle zwischen zwei und vier durch Druckfügen erzeugte Umformungsbereiche über dem Umfang der kreisförmigen Ausnehmung angeordnet. Die durch Druckfügen erzeugten Umformungsbereiche sind bevorzugt über dem Umfang der kreisförmigen Ausnehmung äquidistant angeordnet.
Zumindest ein Teil des Schaltfingers weist bevorzugt einen gehärteten Oberflächenbereich auf. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Schaltfinger einen Betätigungsabschnitt aufweist, der den gehärteten Oberflächenbereich aufweist. Der gehärtete Oberflächenbereich kann vorteilhafter Weise durch einen Induktionshärtevorgang hergestellt sein.
Der Kragen ist indes bevorzugt frei von gehärteten Oberflächenbereichen.
Der Kragen ist vorteilhaft durch einen Ziehprozess hergestellt. Der Schaltfinger ist bevorzugt aus einem Blechstreifen gezogen.
Der beschriebene Schaltfinger kann in Kombination mit einem Sperrblech in einem Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe zum Einsatz kommen.
Einige Betätigungsvorrichtungen weisen zusätzlich eine Rastierhülse auf. Die Rastierhülse trägt eine Rastkontur zum Rasten von Schaltstellungen und kann auch weitere Funktionselemente wie eine Gassenführung, Sperrelemente etc. aufweisen.
Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung wird es möglich, den Fertigungsprozess für die beschriebene Betätigungsvorrichtung zu vereinfachen. Insbesondere ist es nicht erforderlich, den Schaltfinger an einer Rastierhülse zu befestigen, so dass ein Schweißvorgang eingespart werden kann. Ebenso kann gegebenenfalls auf ein Härten oder Teilhärten der Rastierhülse oder ihrer Bauteile verzichtet werden, so dass sich die Herstellung der Gesamtvorrichtung vereinfacht.
Vorteilhaft ist, dass nur der im Eingriff stehende Schaltfinger induktiv gehärtet werden muss und nicht das komplette Betätigungsorgan.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird der Schaltfinger auf den Kragen aufgesteckt und dann mit mehreren Toxpunkten die Verbindung zwischen Schaltfinger und Abschnitt hergestellt. Hierzu liegt bevorzugt Spiel- oder Übergangspassung zwischen der kreisförmigen Ausnehmung des Schaltfingers und der äußeren zylindrischen Fläche des Kragens vor.
Der Kragen ist vorzugsweise als ein hohlzylindrischer Abschnitt ausgebildet, dessen Innenumfang komplementär zum Außenumfang der Schaltwelle ausgebildet ist.
Das Druckfügen wird auch als Stauch-Pressvorgang, Durchsetzfügen oder Toxen bezeichnet. Es handelt sich dabei um ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile (insbesondere aus Metall) ohne Verwendung eines Zusatzwerkstoffes. Die Verbindung selber wird durch Umformen von Material hergestellt.
Bei den genannten Verbindungsverfahren kommt es durch eine plastische Verformung eines Verbindungspartners zu einer form-kraftschlüssigen Verbindung. Beim Toxen wird mittels einer Prägung derartig Material an einem ersten Fügepartner plastisch verdrängt, dass an Kanten des zweiten Fügepartners ein Fließen des Materials erfolgt, der das Material als Vorsprung des ersten Fügepartners gegen den zweiten Verbindungspartners presst.
Der Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens besteht darin, dass durch den Stauch-Press-Vorgang hochbelastbare Verbindungsstellen kostengünstig geschaffen werden können. Ferner sind bei dieser Fertigungstechnik keine Probleme durch Verzug zu befürchten, im Gegensatz zu thermischen Verbindungsverfahren.
Kurze Beschreibung der Figuren
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 in perspektivischer Darstellung eine Betätigungsvorrichtung in Form einer Schaltwelle eines Zahnräderwechselgetriebes,
2 in perspektivischer Darstellung ein Betätigungsorgan der Betätigungsvorrichtung und
3 eine Schaltwelle mit Ausnehmungen für das Betätigungsorgan.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In 1 ist eine Betätigungsvorrichtung 1 für ein Zahnräderwechselgetriebe mit einer Schaltwelle 2 und in 2 ein Betätigungsorgan 3 der Schaltwelle 2 dargestellt.
Auf der Schaltwelle 2 ist vorliegend ein Betätigungsorgan 3 mit einem Schaltfinger 5 festgelegt. Durch Verschiebung der Schaltwelle 1 in Richtung einer Zentralachse a bzw. durch Drehung um die Zentralachse a kann das Betätigungsorgan 3 und damit der Schaltfinger 5 so bewegt werden, dass durch einen Betätigungsabschnitt 7 des Schaltfingers 5, der als ein Kopf 10 ausgebildet ist, eine Schaltbewegung im (nicht dargestellten) Zahnräderwechselgetriebe ausgeführt werden kann. Der Kopf 10 ist verrundet ausgeführt, so dass er bei einer Drehung der Schaltwelle 2 während des Schaltens in jeder Position tangential an dem zu schaltenden Bauteil anliegt.
Aus den Figuren ist ersichtlich, dass das Betätigungsorgan 3 zwei Bauteile aufweist, nämlich einen Kragen 4 als hohlzylindrischen Abschnitt und den Schaltfinger 5. Beide Teile sind fest und permanent miteinander verbunden. Dazu sind der Kopf 10 des Schaltfingers 5 und der Kragen 4 durch eine Kragenanbindung 11 miteinander verbunden. Die Kragenanbindung 11 verjüngt sich von dem Kragen 4 zum Kopf 10 kontinuierlich und bildet vorliegend im Querschnitt ein Trapez. Die Schaltkräfte werden dadurch gleichmäßig zwischen dem Kopf 10 und der Schaltwelle 2 abgestützt. Durch den sich verbreiternden Durchmesser kann auf ein Härten des Anschlussbereichs der Kragenanbindung 11 an den Kragen 4 verzichtet werden.
Der Kragen 4 weist eine zylindrische Außenfläche auf. Der Schaltfinger 5 hat in den Figuren im unteren Bereich einen ringförmigen Abschnitt, der eine kreisförmige Ausnehmung 6 aufweist. Die kreisförmige Ausnehmung 6 und die zylindrische Außenfläche des Abschnitts 4 sind zueinander toleriert und weisen insbesondere eine Übergangs- oder Presspassung zueinander auf.
Zur Herstellung der festen Verbindung zwischen den beiden Teilen wird der Schaltfinger 5 auf die Schaltwelle 2 aufgeschoben, so dass die gewünschte relative axiale Position zwischen den beiden Teilen vorliegt. Dann erfolgt ein Verbinden der beiden Teile durch Toxen, also durch einen Druckfügevorgang. Dabei werden Teile des Kragens in Ausnehmungen 9 der Schaltwelle eingeformt.
Bevorzugt wird eine Anzahl Toxpunkte 8 äquidistant über den Umfang des Kragens 4 hergestellt, so dass eine feste Verbindung zwischen dem Kragen 4 und der Schaltwelle 2 vorliegt.
Den Figuren kann entnommen werden, dass der Schaltfinger 5 einen Betätigungsabschnitt 7 aufweist, der durch einen Prägevorgang in die gewünschte präzise Kontur gebracht werden kann. Dieser Betätigungsabschnitt 7 ist dann bevorzugt durch einen Induktionshärtevorgang gehärtet. Das Härten beschränkt sich allerdings nur auf den Bereich, der im späteren Betrieb der Schaltwelle 1 eine entsprechende Belastung aufnehmen muss; alle anderen Bereiche bleiben ungehärtet.
Damit ist es möglich, den relativ kostenintensiven Härtevorgang auf die Bereiche zu beschränken, in denen eine entsprechend hohe Widerstandskraft des Materials tatsächlich benötigt wird.
Somit wird es möglich, in relativ kostengünstiger Weise die beschriebene Schaltwelle herzustellen.
Bezugszeichenliste

1: Betätigungsvorrichtung
2: Schaltwelle
3: Betätigungsorgan
4: Kragen
5: Schaltfinger
6: kreisförmige Ausnehmung
7: Betätigungsabschnitt
8: Toxpunkt
9: Ausnehmung
10: Kopf
11: Kragenanbindung
a: Zentralachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006053732 A1 [0002]
DE 102008029265 A1 [0003]
DE 102013205339 A1 [0003]
DE 102008053252 A1 [0004]
DE 10310277 A1 [0004]
DE 102005040704 A1 [0004]
DE 102009042943 A1 [0004]
DE 102006004933 A1 [0005]

Claims

Betätigungsvorrichtung (1) eines Zahnräderwechselgetriebes mit einer Schaltwelle (2) und einem auf der Schaltwelle (2) angeordneten Betätigungsorgan (3), wobei das Betätigungsorgan (3) einen Schaltfinger (5) und einen Kragen (4) aufweist, wobei der Schaltfinger (5) gehärtet ist und der Kragen (4) ungehärtet ist und wobei der Kragen (4) und die Schaltwelle (2) mittels Durchsetzfügens miteinander verbunden sind.
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (2) ein oder mehrere Ausnehmungen (9) aufweist, in denen der Kragen (4) unter plastischer Deformation gehalten ist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Druckfügen erzeugten Umformungsbereiche über dem Umfang der kreisförmigen Ausnehmung (6) äquidistant angeordnet sind.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltfinger (5) ganz oder teilweise induktionsgehärtet ist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (4) durch einen Ziehprozess hergestellt ist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltfinger (5) einen verrundeten Kopf (10) und eine Kragenanbindung (11) aufweist, welche den Kopf (10) mit dem Kragen (4) verbindet, wobei die Kragenanbindung (11) sich von dem Kragen (4) zum Kopf (10) kontinuierlich verjüngt.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (1) eine Rastierhülse aufweist, die separat von dem Betätigungsorgan (3) auf der Schaltwelle (2) befestigt ist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (4) einteilig mit dem Schaltfinger (5) ausgebildet ist.