DE10220064B4

DE10220064B4 - Durchführung einer zumindest schwenkbaren Welle

Info

Publication number: DE10220064B4
Application number: DE2002120064
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Lepers; Stephan Grote
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-05-04
Filing date: 2002-05-04
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2022-05-05
Also published as: ITMI20030877A1; DE10220064A1; FR2839353A1

Abstract

Durchführung (1, 9, 15, 22, 25) einer zumindest schwenkbaren Welle (4, 17, 29) durch ein Gehäuse (2, 16), wobei die Durchführung (1, 9, 15, 22, 25) wenigstens ein die Welle (4, 17, 29) umfangsseitig umfassendes sowie zwischen der Welle (4, 17, 29) und dem Gehäuse (2, 16) abdichtendes Dichtelement (6, 19, 24) aufweist, die Welle (4, 17, 29) mindestens mit einem Wellenende (4a, 17b, 29a) aus dem Gehäuse (2, 16) ragt, zumindest in der Durchführung (1, 9, 15, 22, 25) auf der Welle (4, 17, 29) eine die Welle (4, 17, 29) außen zumindest umfangsseitig umgreifende Hülse (5, 10a, 18, 27b) sitzt und wobei das Dichtelement (6, 19, 24) umseitig dichtend an der Hülse (5, 10a, 18, 27b) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5, 18) einen das Wellenende (4a, 17b) stirnseitig abdeckenden Boden (5a, 18c) aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Durchführung einer zumindest schwenkbaren Welle durch ein Gehäuse, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Durchführung ist in EP 0 582 804 A1 beschrieben. Eine Schalteinrichtung ist in einem zweiteiligen Schaltgehäuse aufgenommen. Das Schaltgehäuse weist ein Oberteil auf, in dem eine Schaltwelle längs- und drehverschiebbar mittels eines Lagers gelagert ist. Die Schaltwelle ragt mit einem Wellenende aus dem Oberteil des Schaltgehäuses heraus. Das Wellenende ist mit einem Gangstufen-Wählhebel verbindbar, über den die Schaltwelle betätigbar ist. Die Abdichtung der Schalteinrichtung nach außen erfolgt über ein Dichtelement, das in dem Oberteil des Gehäuses eingesetzt ist und über Dichtlippen an der Schaltwelle anliegt.
Weitere Durchführungen für Wellen sind in DE 38 29 856 A1 und in DE 23 30 468 C2 offenbart. Der Korrosionsschutz dieser Wellen ist ein Problem. Das betrifft insbesondere Schaltwellen, deren hebelbetätigte Wellenenden frei und ungeschützt in den Motorraum von Kraftwagen oder direkt ins Freie, wie z. B. bei Motorradgetrieben, ragen. Zukünftig muss in Kraftfahrzeugen im Interesse des Umweltschutzes auf wirksame Beschichtungen der Schaltwellen mit Chromanteilen verzichtet werden. Die Befestigung der Schalthebel an gehärtetem und deshalb in der Regel nicht schweißbarem Stahl der Schaltwellen gestaltet sich schwierig. Es sind dazu häufig in die Welle Kerbverzahnungen einzubringen. Die Kosten für die Herstellung einer derartigen Verzahnung sind relativ hoch.
Für Flüssigkeitsbehälter ist in DE 1 722 006 U vorgeschlagen, eine Scheibe als Vorabdichtung die Wellendichtung zu schützen. Damit wird zwar eindringenden Verunreinigungen entgegengewirkt, aber der Kontakt mit der äußeren Umgebung bleibt bestehen, so dass zumindest das Wellenende weiterhin einer chemischen Oxidation ausgesetzt ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die aus einem Gehäuse ragenden Wellenenden von Wellen wirksam zu schützen sowie den Anschluss für Hebel und weitere Betätigungselemente kostengünstig zu gestalten.
Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Es ist ein Zwischenglied zwischen der Welle und der Dichtung geschaffen, das den Erfordernissen an einen wirksamen Korrosionsschutz des Welle nendes, eine effektive Befestigung von Betätigungselementen sowie an wirksame Dichtflächen angepasst ist. Die Hülse ist beispielsweise mit einer gesonderten Dichtfläche versehen, die durch spanabhebende Nachbearbeitung oder durch Verfestigung der Materialoberfläche beim Formen einer Hülse in einem spanlosen Umformvorgang entsteht. Die an der Dichtfläche anliegenden Dichtlippen des Dichtelementes sind in der Lage die Schaltwelle gegen Lecken von Getriebeöl nach außen und gegen Eindringen von Fremdkörpern, wie Staub und Feuchtigkeit von außen abzudichten. Eine derartige Hülse ist insbesonde re als Umformteil in der Großserien- bzw. Massenfertigung kostengünstig herzustellen. Auf ein Härten der Hülse kann verzichtet werden. Die Hülse sitzt wahlweise mit einem Presssitz auf der Schaltwelle oder wird auf andere bekannte Weise auf der Schaltwelle befestigt. Eine derartige Hülse ist auch als ein Adapter geeignet. Es ist vorgesehen, die Hülse außen mit einer zylindrisch ausgebildeten Mantelfläche für den Sitz des Dichtelementes zu versehen und gleichzeitig die Hülse innen an eine Schaltwelle anzupassen, deren Querschnitt von einer kreisrunden Form abweicht. Eine Schaltwelle ist dann beispielsweise durch Stanzen aus einem Flachmaterial mit rechteckigem bzw. quadratischem Querschnitt herstellbar. Es ist auch vorgesehen, dass die Durchführung wenigstens ein an der Hülse angreifendes Lager zur Lagerung der Welle aufweist, wobei sich die Welle über die Hülse in dem Lager abstützt. Eine derartige Anordnung ist in allen denkbaren Anwendungen des Maschinenbaus einsetzbar, bei denen eine schaltbare Welle aus einem Getriebegehäuse herausragt. Bevorzugt ist die Welle jedoch die Schaltwelle eines Kraftfahrzeuggetriebes.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Hülse zumindest eine nach außen gewandte Oberfläche aus einem nicht rostenden Material aufweist. Dabei ist die Hülse entweder ein Umformteil aus einem nicht korrodierenden Blech, z. B. aus nicht rostendem Stahl, oder ist an ihrer nach außen gewandten Oberfläche mit einer Beschichtung gegen Korrosion versehen. Als Beschichtungen sind beispielsweise Zink-Eisen-Beschichtungen einsetzbar. Das Wellenende ist durch die Hülse vollständig geschützt, wenn die Hülse einen das Wellenende stirnseitig abdeckenden Boden aufweist. Die Hülse ist dann vorzugsweise ein napfförmig gestaltetes Ziehteil aus Blech. Außerhalb des Gehäuses an dem Wellenende befestigte Hebel sind vorzugsweise an der Hülse befestigt. Dabei ist der Hebel bevorzugt durch Schweißen an der Hülse befestigt.
Schließlich ist mit einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass außerhalb des Gehäuses eine hohlzylindrisch ausgebildete und die Hülse zumindest umfangsseitig abdeckende Abdeckhülse konzentrisch zu der Hülse an der Hül se befestigt ist. Die Abdeckhülse ist zylindrisch ausgebildet und erstreckt sich längs von dem Wellenende in Richtung der Durchführung und übergreift dabei zumindest teilweise sowie umgreift umfangsseitig außen einen zylindrisch gestalteten sowie mit dem Wellenende gleichgerichteten Ansatz an der Durchführung berührungslos. Beim Verdrehen der Welle dreht sich die Abdeckhülse zusammen mit der Hülse und der Schaltwelle relativ gegenüber der Durchführung und deren Ansatz. Die Abdeckhülse ist ein zusätzlicher wirksamer Schutz des Wellenendes und der Dichtung in der Durchführung. Sie ist insbesondere dann wirksam, wenn der ringförmige Spalt zwischen dem Ansatz der Durchführung und der Innenkontur der Abdeckhülse sehr gering gehalten ist. Eine zusätzliche und groben Schmutz abweisende Spaltdichtung ist geschaffen. Es ist auch denkbar, zwischen der Abdeckhülse und dem Ansatz eine weitere Dichtung einzusetzen, die dann als Vordichtung zu der in der Durchführung sitzenden Hauptdichtung wirkt. Eine derartige Anwendung ist insbesondere für den Einsatz an Getrieben von Zweirädern geeignet.
Die Einzelteile Hülse, Abdeckhülse sowie Hebel sind bevorzugt in spanlosen Verfahren wie Stanzen, Ziehen oder andere geeignete Umformverfahren herstellbar und kostengünstig zu einer Vormontageeinheit vor der Montage an das Getriebe zusammengefügt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Durchführung einer schwenkbaren Welle gemäß Erfindung, bei der an der das Wellenende abdeckenden Hülse ein Hebel befestigt ist,
2 eine Durchführung für eine schwenkbar Welle durch ein Gehäuse, bei der die Hülse und die Abdeckhülse einteilig ausgebildet sind, wobei auf der Abdeckhülse ein Hebel befestigt ist,
3 eine Durchführung für eine längsverschiebbare sowie schwenkbare Welle, deren Wellenende einen rechteckigen Querschnitt aufweist,
4 ein Schnitt durch die Welle nach 3 entlang der Linie IV-IV,
5 eine Durchführung für eine schwenkbare Welle, mit einer Baueinheit aus Hülse, Abdeckhülse und Hebel,
6 eine Durchführung für eine schwenkbare Welle, bei der die Hülse und die Abdeckhülse einteilig ausgebildet sind und mit einem Hebel versehen sind und die eine Vordichtung aufweist und
7 eine Baueinheit aus Hülse, Abdeckhülse und Hebel.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Durchführung 1 durch ein nicht weiter dargestelltes Gehäuse 2 eines Getriebes. An dem Gehäuse 2 ist für die Durchführung 1 ein zylindrischer Ansatz 3 ausgebildet. Durch den Ansatz 3 ist eine Getriebewelle 4 geführt. Auf dem Wellenende 4a der Getriebewelle 4 sitzt eine Hülse 5. Die Hülse 5 ist ein napfförmig ausgebildetes Ziehteil, deren Boden 5a die Stirnseite 4b der Schaltwelle 4 bedeckt. In die Wandung 5b der Hülse 5 ist ein Durchgangsloch 5c eingebracht, durch das die beim Aufpressen der Hülse 5 auf das Wellenende 4a aus der Hülse 5 verdrängte Luft entweicht. Das Getriebe 2 ist mittels eines Dichtelementes 6 in der Durchführung 1 zur Schaltwelle 4 hin abgedichtet. Das Dichtelement 6 läuft auf der Hülse 5 ab. Auf die Hülse 5 ist ein Hebel 7 mit einem Kugelkopf 8 aufgesetzt und durch Schweißen an der Hülse 5 befestigt. Die Hülse 5 und der Hebel 7 sind mit einer Beschichtung aus beispielsweise einer Zink-Eisen-Verbindung gegen Korrosion geschützt.
2 zeigt eine Durchführung 9 durch das Getriebe 2, bei der auf dem Wellenende 4a der Schaltwelle 4 ein einteilig aus einer Hülse 10a und einer Abdeckhülse 10b gebildetes Abdeckelement 10 sitzt. Die Schaltwelle 4 ist mittels nicht dargestellter und an den Kugelköpfen 12 und 13 des Hebels 11 angreifender Übertragungselemente, wie Seilzüge oder Gestänge, schwenkbar. Die Abdeckhülse 10b ist hohlzylindrisch ausgebildet und deckt die Hülse 10a umfangsseitig ab. Der zylindrische Ansatz 3 des Getriebegehäuses 2 ist längs von der Abdeckhülse 10b teilweise übergriffen sowie umfangsseitig umgriffen. Der zwischen der Abdeckhülse 10b und dem Ansatz 3 verbleibende Ringspalt 14 ist radial so klein wie möglich. Damit ist eine Spaltdichtung geschaffen, durch die der von der Abdeckhülse 10b und Hülse 10a umschlossene Hohlraum 14 vor dem Eindringen grober Fremdkörper geschützt ist.
3 zeigt eine Durchführung 15 durch ein Getriebegehäuse 16 für eine entlang ihrer Längsachse 17a verschiebbare und um die Längsachse 17a schwenkbare Schaltwelle 17. 4 zeigt den Querschnitt der Schaltwelle 17. Der Querschnitt der Schaltwelle 17 ist zumindest an dem Wellenende 17b rechteckig. Auf das Wellenende 17b ist eine Hülse 18 aufgepresst. Die Außenkontur der Hülse 18 ist kreisringförmig ausgebildet. Die Hülse 18 ist ein Fließpressteil mit einem Boden 18c und weist außen eine Dichtfläche 18a für ein Dichtelement 19 sowie eine Laufbahn 18b für ein Wälzlager 20 zur Lagerung der Welle 17 auf. Das Wälzlager 20 ist ein Lager für Dreh- und Längsbewegungen. Das Dichtelement 19 und das Wälzlager 20 sind in einem Ansatz 21 der Durchführung 15 aufgenommen.
5 zeigt eine alternative Gestaltung einer Durchführung 22 durch das Gehäuse 2 eines Getriebes mit dem Ansatz 3. Die Hülse 5 nimmt eine Abdeckhülse 23 auf. Auf der Abdeckhülse 23 sitzt der Hebel 11 mit den Kugelköpfen 12 und 13. Zwischen der Abdeckhülse 23 und dem Ansatz 3 ist der schon mit 2 beschriebene Ringspalt 14 ausgebildet. Der Ringspalt 14 ist wieder so gering gehalten, dass grobe Schmutzpartikel von dem mit mindestens einer Dichtlippe 24a versehenen Radialwellendichtring 24 ferngehalten sind. Die Dichtlippe 24a liegt an der nach außen gewandten Oberfläche der Hülse 5 an und dichtete das Gehäuse 2 gegen Lecken von Getriebeöl nach außen sowie gegen Eindringen von Staub und Feuchtigkeit von außen ab. Die Hülse 5 ist aus einem nicht rostenden Stahlblech gezogen. Die Abdeckhülse 23 ist ein Ziehteil aus nicht rostendem Stahl und auf die Hülse 5 aufgepresst. Der Presssitz der Hülse 23 ist mittels aus dem Boden 23a der Abdeckhülse durchgestellter Krallen 23b oder einem Bord gesichert.
6 zeigt eine Durchführung 25 an dem Gehäuse 2 mit dem Ansatz 3. Die Durchführung 25 weist eine Vordichtung 26 auf. Die Vordichtung 26 ist in eine Abdeckhülse 27a eingepresst und liegt an einer Dichtfläche 3a des Ansatzes 3 an. Die Abdeckhülse 27a ist ein Ziehteil und einteilig mit der Hülse 27b zu einer Abdeckkappe 27 ausgebildet. Auf der Abdeckhülse 27a sitzt ein Hebel 28. Die Vordichtung 26 hält den Hohlraum 27c von groben und feineren Schmutzpartikeln frei. Das Dichtelement 6 ist ein Radialwellendichtring, der die Durchführung 25 an der Hülse 27b gegen Lecken von Öl aus dem Gehäuse 2 sowie gegen das Eindringen von feinen Schmutzpartikeln von außen abdichtet. Die Durchführung 25 ist insbesondere für Anwendungen geeignet, bei denen das Wellenende 29a der schwenkbaren Welle 29 ins Freie ragt.
7 zeigt eine vor der Montage an das Gehäuse 2 vormontierte Baugruppe 30 aus dem Hebel 11 mit den Kugelköpfen 12 und 13 sowie aus der Abdeckhülse 23 und der Hülse 5 in einer Gesamtansicht. Die Baueinheit 30 ist vormontiert an den Getriebehersteller lieferbar. Die Montage der Baugruppe 30 auf eine nicht dargestellte Getriebewelle ist einfach. Die Kosten für die Montage des Getriebes sind reduziert.

1: Durchführung
2: Gehäuse
3: Ansatz
4: Welle
4a: Wellenende
4b: Stirnseite
5: Hülse
5a: Boden
5b: Wandung
5c: Loch
6: Dichtelement
7: Hebel
8: Kugelkopf
9: Durchführung
10: Abdeckelement
10a: Hülse
10b: Abdeckhülse
10c: Hohlraum
11: Hebel
12: Kugelkopf
13: Kugelkopf
14: Ringspalt
15: Durchführung
16: Gehäuse
17: Welle
17a: Längsachse
17b: Wellenende
18: Hülse
18a: Dichtfläche
18b: Laufbahn
18c: Boden
19: Dichtelement
20: Wälzlager
21: Ansatz
22: Durchführung
23: Abdeckhülse
23a: Boden
23b: Kralle
24: Radialwellendichtring
24a: Dichtlippe
25: Durchführung
26: Vordichtung
27: Abdeckkappe
27a: Abdeckhülse
27b: Hülse
27c: Hohlraum
28: Hebel
29: Welle
29a: Wellenende
30: Baugruppe

Claims

Durchführung (1, 9, 15, 22, 25) einer zumindest schwenkbaren Welle (4, 17, 29) durch ein Gehäuse (2, 16), wobei die Durchführung (1, 9, 15, 22, 25) wenigstens ein die Welle (4, 17, 29) umfangsseitig umfassendes sowie zwischen der Welle (4, 17, 29) und dem Gehäuse (2, 16) abdichtendes Dichtelement (6, 19, 24) aufweist, die Welle (4, 17, 29) mindestens mit einem Wellenende (4a, 17b, 29a) aus dem Gehäuse (2, 16) ragt, zumindest in der Durchführung (1, 9, 15, 22, 25) auf der Welle (4, 17, 29) eine die Welle (4, 17, 29) außen zumindest umfangsseitig umgreifende Hülse (5, 10a, 18, 27b) sitzt und wobei das Dichtelement (6, 19, 24) umseitig dichtend an der Hülse (5, 10a, 18, 27b) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5, 18) einen das Wellenende (4a, 17b) stirnseitig abdeckenden Boden (5a, 18c) aufweist.
Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (18) außen eine zylindrisch ausgebildete Mantelfläche aufweist und innen einem zumindest im Querschnitt von einer kreisrunden Außenkontur abweichenden Sitz der Hülse (18) an der Welle (17) angepasst ist.
Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung (15) wenigstens ein an der Hülse (18) angreifendes Lager (20) zur Lagerung der Welle (17) aufweist, wobei sich die Welle (17) über die Hülse (18) in dem Lager (20) abstützt.
Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (4, 17, 29) eine Schaltwelle eines Kraftfahrzeuggetriebes ist.
Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5, 10a, 18, 27b) zumindest eine nach außen gewandte Oberfläche aus einem nichtrostenden Material aufweist.
Durchführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5, 10a, 18, 27b) ein Umformteil aus einem nicht korrodierenden Blech ist.
Durchführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5, 10a, 18, 27b) ein Ziehteil aus Blech ist und dass die nach außen gewandte Oberfläche der Hülse (5, 10a, 18, 27b) eine Beschichtung gegen Korrosion aufweist.
Durchführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5, 10a, 18, 27b) auf das Wellenende (4a, 17b, 29a) aufgepresst ist.
Durchführung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Gehäuses (2) an der Hülse ein Hebel (7, 11, 28) befestigt ist, wobei die Welle (4, 17, 29) mittels des Hebels (7, 11, 28) zumindest schwenkbar ist.
Durchführung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Gehäuses (2) eine hohlzylindrisch ausgebildete und die Hülse (5, 10a) zumindest umfangsseitig abdeckende Abdeckhülse (10b, 23, 27a) konzentrisch zu der Hülse (5, 10a) an der Hülse (5, 10a) angeordnet ist, wobei die Abdeckhülse (10b, 23, 27a) einen die Hülse (5, 10a) längs teilweise übergreifenden sowie umfangsseitig umgreifenden, zumindest außen zylindrisch gestalteten sowie mit dem Wellenende (4a, 29a) gleichgerichteten Ansatz (3) der Durchführung (9, 22, 25) an dem Gehäuse (2) berührungslos längs zumindest teilweise übergreift sowie umfangsseitig umgreift.