DE10325984A1 - Steuerplatte für ein Automatikgetriebe und Herstellungsverfahren einer Steuerplatte - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuerplatte eines Automatikgetriebes, die zwei Gehäuseteile und eine mittels Schrauben dichtend dazwischen verspannte Stahl-Dichtplatte umfasst. Um die Fertigungsstreuung des Anzugsmomentes dieser Schrauben gering zu halten, werden diese drehwinkelgesteuert bis über deren R¶P0,2¶-Grenze hinaus angezogen.

Description

• Die Erfindung betrifft gemäß Patentanspruch 1 eine Steuerplatte für ein Automatikgetriebe und gemäß dem einteiligen Verfahrensanspruch 9 ein Herstellungsverfahren für eine Steuerplatte eines Automatikgetriebes.
• Aus der DE 43 44 584 C2 ist bereits eine Steuerplatte eines Automatikgetriebes bekannt, welche in Übereinstimmung mit der Erfindung aus einem Gehäuseunterteil, einem Gehäuseoberteil und einer dazwischen abdichtend angeordnete Platte zusammengesetzt ist. Diese drei Teile sind mittels mehrerer Schrauben gegeneinander verspannt. In der Steuerplatte sind Hydraulikkanäle und Hydraulikschieber angeordnet. Mittels der Hydraulikschieber werden die Hydraulikströme bzw. -drücke auf die Hydraulikkanäle und schlussendlich auf die verschiedenen Kupplungen und Bremsen eines Planetenautomatikgetriebes verteilt. Durch die Aufteilung auf zwei mittels der Platte gegeneinander abgedichtete Gehäusehälften der Steuerplatte wird eine äußerst komplexe Steuerung der Hydraulikströme möglich.
• Mit fallenden Kosten für Normbauteile gibt es eine Tendenz zur Verwendung immer hochwertigerer Schrauben.
• Aufgabe der Erfindung ist es, bei Verwendung eines leichten Werkstoffs eine sehr hohe Stückzahl von Getrieben ausfallsicher herzustellen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 bzw. 9 gelöst.
• In besonders vorteilhafter Weise wird die Fertigungsstreuung der Anzugskraft der Schrauben sowohl bezüglich einer einzelnen Steuerplatte, als auch bezüglich der gesamten Anzahl der hergestellten Steuerplatten minimiert.
• Die Steuerplatte kann in besonders vorteilhafter Weise aus einem leichten und damit auch wenig steifen Werkstoff, wie beispielsweise Aluminium oder Magnesium, hergestellt werden. Diese leichten Werkstoffe haben neben dem Gewichtsvorteil auch den Vorteil einer leichten Bearbeitung der sehr komplexen Geometrien einer Steuerplatte. Um zu verhindern, dass die Bohrungen zur Aufnahme der Hydraulikschieberkolben sich beim Anziehen der Schrauben verformen, werden entgegen dem derzeitigen Trend sehr weiche Schrauben verwendet, die über deren R_{P 0,2}-Grenze hinaus gestreckt werden. Die R_P0,2-Grenze ist unter anderem in „W. Beitz, Dubbel, 17. Auflage, Springer-Verlag, S. E21" als der Bereich definiert, in dem eine Dehnung von 0,2% im Werkstoff verbleibt. Demzufolge wird damit die technisch meßbare Größe angegeben, ab wann der Werkstoff vom elastisch verformten Bereich in den plastisch verformten Bereich übergeht. Da oberhalb der R_P0,2-Grenze der Spannungs-Dehnungsverlauf wesentlich flacher verläuft, ist die Spannung der Schrauben und damit die Vorspannung, unter der die Platte zwischen den beiden Gehäuseteilen der Steuerplatte verspannt wird, sehr genau einstellbar. Damit ist die Fertigungsstreuung der vielen Schrauben einer Steuerplatte aber auch die Fertigungsstreuung der gesamten Steuerplattenproduktion in vorteilhafter Weise sehr gering.
• In besonders vorteilhafter Weise erfolgt das Anziehen der Schrauben über die R_P0,2-Grenze drehwinkelgesteuert. Gegenüber einem drehmomentgesteuertem Anzug der Schrauben gehen weder
• – die stark schwankende Reibung zwischen Schraubenkopf und Schraubenkopfauflage noch
• – die stark schwankende Reibung an den Gewindegängen der Schrauben
in wesentlichem Ausmaß in die Toleranzkette ein. Die Gewindereibung hat dabei stets Einfluss auf die Torsion und damit auf den mehrachsigen Spannungszustand der Schraube.
• Ferner sind die Schrauben in vorteilhafter Weise schneller drehwinkelgesteuert, als drehmomentgesteuert anziehbar. Damit werden insbesondere bei hohen Steuerplattenstückzahlen Fertigungsvorteile erzielt.
• Infolge der geringen Fertigungsstreuung kann die Vorspannung, welche die Schrauben auf die beiden Gehäuseteile und die dazwischen verspannte Platte ausüben, um die Platte dichtend anzulegen, gering gehalten werden. Dies geht mit Vorteilen einer geringen plastischen Verformung der beiden sehr leichten und damit weichen Gehäusehälften einher. Somit werden auch die Bohrungen, welche die Hydraulikschieberkolben aufnehmen, nicht verformt. Damit ist eine Leichtgängigkeit der Hydraulikschieberkolben in den Bohrungen sichergestellt. Ferner ist ein geringer Verschleiß und damit geringe Leckageverluste über eine hohe Lebensdauer der Steuerplatte sichergestellt.
• Die R_P0,2-Grenze kann einerseits überschritten werden, indem Schrauben geringen Durchmessers verwendet werden. Ferner kann die R_P0,2-Grenze in besonders vorteilhafter Weise überschritten werden, indem Schrauben mit einer geringen Dehngrenze bzw. Festigkeit verwendet werden. Wenn die R_P0,2-Grenze infolge Verwendung von Schrauben mit geringer Festigkeit überschritten wird, so können in besonders vorteilhafter Weise Schrauben größeren Durchmessers verwendet werden, was in der Großserie den Vorteil bringt, das große bruchsichere Werkzeuge verwendet werden können, die gegenüber filigranen Werkzeugen eine hohe Sicherheit gegen einen Produktionsausfall mit den entsprechend hohen Kosten bieten. Schrauben mit einem großem Durchmesser haben auch einen großen Kopf, so dass die Kraft auch auf eine relativ große Fläche verteilt wird, so dass die Spannungen im Werkstoff des Gehäuseteils gering sind.
• Schrauben mit geringer Festigkeit sind besonders kostengünstig, was besonders vorteilhaft ins Gewicht fällt, da an der Steuerplatte zur gleichmäßigen Druckverteilung viele Schrauben verschraubt sind.
• Alternativ können auch Schrauben aus einem anderen Werkstoff als Stahl verwendet werden. So kann auch erreicht werden, dass der Schraubenwerkstoff schon bei geringen Spannungen vom elastisch verformten Bereich in den plastisch verformten Bereich übergeht, indem Schrauben aus Leichtmetall, wie beispielsweise Aluminium, verwendet werden. Diese Schrauben bringen noch den Vorteil eines geringen Gewichtes mit sich.
• Da der drehwinkelgesteuerte Anzug der Schrauben unabhängig von der Reibung zwischen dem Schraubenkopf und der Schraubenkopfauflage ist kann bei der erfindungsgemäßen Verschraubung der Steuerplatte auf Unterlegscheiben verzichtet werden.
• Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung vor.
• Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
• Es zeigen
• 1 ein Automatikgetriebe mit einer Steuerplatte,
• 2 ein Gehäuseunterteil eine Steuerplatte in einer Draufsicht und
• 3 einen Schnitt durch die Steuerplatte im Bereich von zwei Hydraulikschiebern.
• 1 zeigt ein Automatikgetriebe in einem Schnitt senkrecht zu dessen Längsachse. Unterhalb der Planetenradsätze ist eine Steuerplatte angeordnet, bei welcher ein Gehäuseunterteil 5, ein Gehäuseoberteil 7 und eine dazwischen abdichtend angeordnete Platte 6 mittels mehrerer in 2 und 3 ersichtlicher Schrauben gegeneinander verspannt sind. Das Gehäuseunterteil 5 trägt Hydraulikschieber 4 zur Steuerung des Arbeitsdruckes und das Gehäuseoberteil 7 trägt Proportional-Regelmagnetventile oder alternativ pulsweitenmodulierte Ventile 8 zur Steuerung des Modulierdruckes. Das Gehäuseunterteil 5 und das Gehäuseoberteil 7 bestehen aus Aluminium-Druckguß, wohingegen die zwischen diesen verspannte Platte 6 aus Stahlblech mit einer Dicke von 2mm besteht. Öffnungen in der Platte 6 stellen die erforderlichen Leitungsverbindungen und den Durchgang für die Schrauben her. Die Hydraulikschieber 4 stützen sich über Schraubendruckfedern stirnseitig an Abschlußblechen 3 ab, welche mit dem Gehäuseunterteil 5 verschraubt sind.
• Die Steuerplatte ist von Öl 16 umgeben. An der Steuerplatte ist ein Ölfilter 2 und ein Elektriksatz befestigt. Auf der Unterseite ist das Getriebegehäuse mittels eine Ölwanne 1 verschlossen.
• Die Rückseiten der beiden Gehäuseteile 5/7 sind mit einer Vielzahl von in 2 ersichtlichen Rippen 10 versehen, um bei geringem Gewicht die Steifigkeit der Gehäuseteile 5/7 zu erhöhen und damit die elastische Verformung durch Drücke und äußere Kräfte so gering wie möglich zu halten.
• 2 zeigt dabei das Gehäuseunterteil 5 der Steuerplatte eines Automatikgetriebes, ähnlich dem aus 1. Das Gehäuseunterteil 5 zeigt neben den besagten Rippen 10 eine Vielzahl von Gehäuseausbuchtungen 11, in denen die Bohrungen der Hydraulikschieber 4 eingearbeitet sind.
• 3 zeigt ein Detail der gesamten Steuerplatte in einem Schnitt durch diese gemäß Linie III-III aus 2. Eine Vielzahl von Schrauben mit maschinell schnell verschraubbaren Torx-Köpfen ist durch Durchgangsbohrungen des Gehäuseunterteils 5 und Ausbrüche der Platte 6 gesteckt und in Gewindesacklochbohrungen des Gehäuseoberteils 7 mit letzterem verschraubt. Dabei sind stets
• – zumindest eine,
• – zumeist zwei oder
• – sogar drei
Schrauben zwischen zwei Hydraulikschiebern 4 angeordnet, so dass der Druck im Bereich der Bohrungen dieser Hydraulikschieber 4 gleichmäßig verteilt ist. Damit ist sichergestellt, dass die Bohrungen rund bleiben. Dabei sind für die Schrauben Ausbrüche der senkrecht zu der Steuerplatte ausgerichteten Rippen 10 geschaffen, so dass die Spannungen infolge der Verschraubung sich auf die Rippen 10 verteilen und kaum zu einer Durchbiegung des weichen Gehäuseunterteils 5 führen. Um diesen spannungsverteilenden Effekt zu verstärken und die Spannungen auf die beiden Flächendimensionen des Gehäuseunterteils 5 zu verteilen, sind die Ausbrüche und die Schrauben vorzugsweise im Kreuzungsbereich der Rippen 10 angeordnet, wie dies beispielsweise anhand der Schraube 12 ersichtlich ist. Einige Schrauben sind zu eben dieser Spannungsverteilung in den Ecken der Räume angeordnet, welche sich zwischen den Rippen 10 bilden. Dies ist beispielsweise anhand der Schraube 13 ersichtlich.
• 3 zeigt die Hydraulikkanäle 14, welche Gussausnehmungen des Gehäuseoberteils 7 sind. Zwischen den beiden Gehäuseausbuchtungen 11 ist die Schraube 15 angeordnet, welche die beiden Gehäuseteile 5/7 unter Zwischenfügung der Platte 6 gegeneinander verspannt. Diese Schraube 15 ist – ebenso, wie die übrigen Schrauben – drehwinkelgesteuert über deren R_P0,₂-Grenze hinaus angezogen. Der Torx-Kopf der Schraube 15 liegt dabei ohne Unterlegscheibe unmittelbar an dem Gehäuseoberteil 7 an.
• Das Automatikgetriebe kann jedes beliebige Getriebe mit hilfskraftbetätigten Getriebekomponenten sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Automatikgetriebe um
• – ein Planetenautomatikgetriebe,
• – ein automatisiertes Vorgelegegetriebe,
• – ein Doppelkupplungsgetriebe,
• – ein Umschlingungsgetriebe oder
• – ein Toroidgetriebe,
handeln.
• Je nach Getriebetyp sind die von der Steuerplatte angesteuerten Getriebekomponenten
• – Anfahr- und Schaltkupplungen, wie Trocken- oder Nasskupplungen,
• – Gangwechselkupplungen, wie Klauenkupplungen und Synchronisierungen
• – Lamellenkupplungen,
• – Lamellenbremsen,
• – eine Parksperre,
• – Kegelscheibenvariatoren oder
• – Toroidvariatoren.
• Als besonders leichter – und damit zumeist wenig steifer – Werkstoff kann auch jedes beliebige andere Leichtmetall vorgesehen sein. Beispielsweise kann auch eine Magnesiumlegierung für die Steuerplatte Anwendung finden. Ebenso kann ein Kunststoff, wie beispielsweise ein faserverstärkter Duroplast oder ein Thermoplast Anwendung finden. In diese können Innengewindehülsen eingesetzt sein, welche die besagten Schrauben aufnehmen.
• Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.

Claims (9)

1. Steuerplatte eines Automatikgetriebes mit Hydraulikkanälen (14), bei welcher ein Gehäuseunterteil (5), ein Gehäuseoberteil (7) und eine dazwischen abdichtend angeordnete Platte (6) mittels mehrerer Schrauben (12, 13, 15) gegeneinander verspannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben (12, 13, 15) drehwinkelgesteuert über deren R_P0,2-Grenze hinaus angezogen sind.
2. Steuerplatte nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerplatte Hydraulikschieber (4) aufweist.
3. Steuerplatte nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (6) beidseitig abdichtend einerseits an dem Gehäuseoberteil (7) und andererseits an dem Gehäuseunterteil (5) anliegt.
4. Steuerplatte nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben (12, 13, 15) unvergütet sind.
5. Steuerplatte nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der beiden Gehäuseteile (5 bzw. 7) außenseitig Rippen (10) zur Verstärkung des Gehäuseteiles (5 bzw. 7) aufweist.
6. Steuerplatte nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Schrauben (12) im Bereich von einem Ausbruch einer der Rippen (10) angeordnet ist.
7. Steuerplatte nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausbruch im Stoßbereich von zumindest drei aufeinander zulaufenden Rippen (10) angeordnet ist.
8. Steuerplatte nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Schraubenkopf einer der Schrauben (13) in der Ecke eines Raumes angeordnet ist, welcher sich zwischen den Rippen (10) bildet.
9. Herstellungsverfahren für eine Steuerplatte eines Automatikgetriebes mit Hydraulikkanälen (14), bei welchem zwischen einem Gehäuseunterteil (5) und einem Gehäuseoberteil (7) eine Platte (6) mittels Schrauben (12, 13, 15) abdichtend verspannt wird, wobei die Schrauben (12, 13, 15) drehwinkelgesteuert über deren R_{P 0,2}-Grenze hinaus angezogen werden.