WO2004104450A1

WO2004104450A1 - Getriebegehäuse

Info

Publication number: WO2004104450A1
Application number: PCT/EP2004/003340
Authority: WO
Inventors: Michael Graeve
Original assignee: Daimlerchrysler Ag
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2004-12-02
Also published as: JP2006528756A; EP1625313A1; US20060090591A1

Abstract

Es ist bekannt, Getriebegehäuse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, aus einem Leichtmetall bzw. einer Leichtmetall-Legierung herzustellen, wie beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung. Aufgabe ist, ein Getriebegehäuse aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung vorzuschlagen, mit dem noch mehr Gewicht eingespart und bei dem zusätzlich das Fliessund Abkühlverhalten beim Herstellungsprozess verbessert wird. Vorgeschlagen wird, dass es sich bei dem Leichtmetall bzw. der Leichtmetall-Legierung um Magnesium bzw. um eine Magnesiumlegierung handelt und dass in den Verrundungsradien (16) Querrippen (17) verlaufen. Getriebegehäuse aus Magnesium oder einer Magnesium-Legierung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges.

Description

Getriebegehäuse

Die Erfindung betrifft ein Getriebegehäuse, insbesondere für Kraf fahrzeuge, aus einem Leichtmetall bzw. einer Leichtmetall- Legierung mit Befestigungsflanschen und darin eingebrachten Bohrungen, wobei an den Befestigungsflanschen mittels Abstandshalter aus Aluminium und Aluminium-Schrauben eine Ölwanne aus Kunststoff befestigt ist und auf der Außenseite des Getriebegehäuses Versteifungsrippen und Verrundungsradien angeordnet sind.

Um Gewicht und damit Verbrauch und Emissionen bei Kraftfahrzeugen abzusenken, wird zunehmend Stahl durch Leichtmetalle bzw. Leichtmetall-Legierungen ersetzt. Dadurch ergeben sich jedoch neue Schwierigkeiten, beispielsweise weil diese Leichtmetalle bzw. Leichtmetall-Legierungen schwer zu gießen sind und oft ein ungünstiges Abkühl erhalten aufweisen, weil Klebstellen oder Ziehstellen auftreten, die Duktilität gering ist und dagegen die Schrumpfneigung und die Kerbneigung besonders ausgeprägt sind.

Aus der deutschen Fachzeitschrift DE-Z Konstruktion 43 (1991) , Seiten 365-370 ("Gestaltung von Versteifungsrippen und Bohrungen an Getriebegehäusen" von B. Wender und S. Lecong) , in der Gestaltungshinweise für Versteifungsrippen und Bohrungen gegeben werden, mittels derer die Steifigkeit eines Nutzkraftfahrzeug-Getriebegehäuses aus Aluminium-Druckguss vergrößert werden kann, ist ein gattungsgemäßes Getriebegehäuse bekannt . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebegehäuse aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung vorzuschlagen, mit dem gegenüber dem Stand der Technik noch mehr Gewicht eingespart werden kann und bei- dem zusätzlich das Fließ- und Abkühlverhalten beim Herstellungsprozess verbessert wird.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Getriebegehäuse aus Magnesium oder einer Magnesium-Legierung besteht und dass in den Verrundungsradien Querrippen verlaufen.

Durch die Verwendung von Magnesium bzw. einer Magnesium- Legierung für ein Getriebegehäuse, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, kann gegenüber einem anderen Leichtmetall oder einer anderen Leichtmetall-Legierung, beispielsweise Aluminium oder einer Aluminium-Legierung, die Steifigkeit merklich erhöht und gleichzeitig durch eine verminderte Wandstärke weiteres Gewicht eingespart, somit der Kraftstoffverbrauch und damit auch die Betriebskosten gesenkt werden.

Da Magnesium bzw. eine Magnesium-Legierung gegenüber anderen Leichtmetallen oder anderen Leichtmetall-Legierungen, beispielsweise gegenüber Aluminium oder einer Aluminium- Legierung, ein anderes Fließ- und Abkühlverhalten beim Herstellprozess aufweist, führen Gestaltungshinweise, wie sie zum Beispiel aus dem genannten Stand der Technik bekannt sind, noch nicht zur optimalen Gestaltung des Getriebegehäuses.

Daher wird weiterhin vorgeschlagen, dass in den Verrundungsradien Querrippen verlaufen, die sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 beispielsweise um 0 , 8 mm erheben. Daraus resultiert ein besseres Fließen des bei der Herstellung des Getriebegehäuses flüssigen Magnesiums bzw. der flüssigen Magnesium-Legierung, ein gleichmäßigeres Erstarrungs- oder Abkühlverhalten nach dem Gießen und zudem durch eine vergrößerte Oberfläche eine verbesserte Wärmeabstrahlung während des Fahrbetriebes . Zudem tragen diese Querrippen zu einem verbesserten

Schwingungsverhalten des Getriebegehäuses im Fahrbetrieb bei, wodurch Geräusche vermindert werden und der Fahrkomfort erhöht wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird vorgeschlagen, dass die Bohrungen als Sacklochbohrungen ausgeführt sind. Vertiefungen und andere ungünstige Stellen am Getriebegehäuse, in oder an denen sich Schmutz, Feuchtigkeit und Salze ansammeln, einen Elektrolythen bilden und eine Korrosion in Gang setzen, werden durch die geometrisch gleichmäßige gestaltete Oberfläche von Anfang an wirkungsvoll vermieden. Eine Oberflächenbeschichtung des Getriebegehäuse, eine chemische und/oder metallurgische Nachbehandlung oder Abdichtungsmaßnahmen an der Oberfläche des Getriebegehäuses, beispielsweise in Form einer Kunststoffbeschichtung, sind nicht notwendig. Des weiteren wird durch Sackbohrungen eine Kerbneigung weitgehend verhindert.

In einer Weiterentwicklung der Erfindung gemäß Anspruch 6 ist vorgesehen, dass die Oberfläche des Getriebegehäuses wenigstens teilweise als Waffelmuster gestaltet ist. Diese Maßnahme dient ebenso wie weitere genannte Merkmale dazu, das Fließverhalten beim Herstellungsprozess zu verbessern, ein gleichmäßigeres Erstarrungsverhalten nach dem Gießen zu erzielen und die Steifigkeit zu erhöhen. Zudem ergibt sich durch das Waffelmuster eine vergrößerte Oberfläche, wodurch sich das Abführen der innerhalb des Getriebegehäuses während des Fahrbetriebes entstehenden Wärme verbessert. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung gemäß Anspruch 7 weist das Getriebegehäuse Verrundungsradien auf, die größer als 4 mm sind. Durch diese magnesiumgerechte Konstruktion wird ebenfalls das Fließverhalten beim Gießen merklich verbessert und weiterhin die Bildung von Kerbrissen wirksam unterdrückt .

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gemäß dem Anspruch 8 ist das Getriebegehäuse bevorzugt aus den Magnesium-Legierungen MgAl2Si (AS21HP) oder MgAl4Si (AS41HP) hergestellt . Bei den genannten Werkstoffen (HP bedeutet dabei High Purity) handelt es sich um sehr korrosionsbeständige Magnesium-Legierungen mit hoher Kriechbeständigkeit und hoher Steifigkeit; die Verwendung von MgAl2Si (AS21HP) oder MgAl4Si (AS41HP) ermöglicht ein dünnwandigeres Getriebegehäuse und somit weitere Material- und Kosteneinsparungen, verbessert das Schwingungsverhalten und verringert die Durchbiegung des Getriebegehäuses .

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren angegeben.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Zeichnung erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schnittbildliche schematische Darstellung eines Getriebegehäuses mit Befestigungsflanschen und einer daran befestigten Ölwanne,

Fig. 2 eine Unteransicht des Getriebegehäuses und

Fig. 3 eine Seitenansicht des Getriebegehäuse. Die Erfindung eignet sich insbesondere für ein Getriebegehäuse aus Magnesium oder einer Magnesium-Legierung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges.

Fig. 1 zeigt ein Getriebegehäuse 1, das mittels eines Gießverfahrens aus Magnesium oder einer Magnesium-Legierung hergestellt ist. Geeignete Werkstoffe für das Getriebegehäuse 1 sind beispielsweise die Magnesium-Legierungen MgAl2Si (AS21HP) oder MgAl4Si (AS41HP) , die sich durch eine hohe Kriechbeständigkeit bis 150° und durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit auszeichnen. Versteifungs- bzw. Fließrippen 2 an seiner Außenseite 3 erhöhen die Steifigkeit des Getriebegehäuses 1 und verbessern das Fließverhalten des flüssigen Werkstoffs beim Herstellprozess . Der vom Getriebegehäuse 1 umschlossene Innenraum 4 dient zur Aufnahme eines Getriebes, insbesondere eines Automatikgetriebes.

Am Getriebegehäuse 1 ist mittels eines oder mehrerer Abstandshalter 5 eine üblicherweise aus Kunststoff gefertigte Ölwanne 6 mit einer Seitenwand 7 befestigt. Die Abstandshalter 5 sind vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminium- Legierung gefertigt und weisen jeweils zwischen einem außenliegenden Schenkel 20 und einem innenliegenden Schenkel 21 eine Ausnehmung 8 zur Aufnahme der Ölwanne 6 auf . Der innenliegende Schenkel 21 ist verkürzt, insbesondere ungefähr halb so lang wie der außenliegende Schenkel 20, und als Klemmkörper ausgebildet .

Jeder Abstandshalter 5 ist im Querschnitt U-förmig ausgebildet und verfügt im außenliegenden Schenkel 20 des U über eine Bohrung 15. Das freie Ende des außenliegenden Schenkels 20 wird infolge einer Verschraubung an einen Befestigungsflansch 10 gepresst, gegebenenfalls unter Abdichtung. Die Seitenwand 7 der Ölwanne 6 ist im Endbereich U-förmig ausgebildet und weist einen innenliegenden Schenkel 22 und einen außenliegenden Schenkel 23 auf. Die Seitenwand 7 tritt mit dem außenliegenden Seitenschenkel 23 des U in die Ausnehmung 8 des Abstandshalters 5 ein. Die Öffnungen der U- förmigen Querschnitte des Abstandshalters 5 und der Ölwanne 6 sind dabei entgegengesetzt gerichtet.

Die Abstandshalter 5 sind an einstückig mit dem Getriebegehäuse 1 verbundenen Befestigungsflanschen 10 mittels

Befestigungsschrauben oder Bolzen 11 befestigt. Hierzu sind in die Befestigungsflansche 10 Bohrungen 12 eingebracht und diese Bohrungen 12 erfindungsgemäß als Sacklochbohrungen ausgestaltet. In die Sacklochbohrungen 12 ist beispielsweise ein Gewinde 13 eingearbeitet oder eine vorzugsweise aus Aluminium gefertigte Gewindehülse 14 eingebracht. Die Befestigungsschrauben 11, aus Gewichtsgründen vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung hergestellt, sind durch die Bohrung 15 des Abstandshalters 10 geführt und mit dem Gewinde 13 bzw. der Gewindehülse 14 verschraubt.

Zwischen Abstandshalter 5 und dem U-förmigen Endbereich der Ölwanne 6 ist ein mattenförmiges Dichtelement 9 angeordnet, welches im Querschnitt U-förmig die Stirnfläche des Seitenschenkels 23, den Seitenschenkel 22 und den Grundschenkel des U-förmigen Endbereichs der Ölwanne 6 zumindest teilweise oder ganz umgibt. Mit dem Anziehen der Befestigungsschraube 11 wird das Dichtelement 9 einerseits zwischen der Stirnfläche des Seitenschenkels 23 und den Grundschenkel des Abstandshalters 5 sowie andererseits zwischen dem Grundschenkel des U-förmigen Endbereichs der Ölwanne 6 und dem Befestigungsflansch 10 verspannt . Um bei der Herstellung das Fließverhalten des Werkstoffs zu verbessern und die Bildung von Kerbrissen zu verhindern, sind Verrundungsradien 16 als R4 oder größer ausgeführt. Zudem ist es zur verbesserten Wärmeabfuhr beim Gießen günstig, wenn in den Verrundungsradien 16 kleine Querrippen 17 verlaufen, die sich beispielsweise 0,8 mm erheben.

Aus Fig. 2 geht hervor, dass die Unterseite des Getriebegehäuses 1 wenigstens stellenweise eine waffelmusterfδrmige Oberfläche 18 aufweist, wobei der Rasterabstand des Waffelmusters 18 beispielsweise 5 mm beträgt und seine Erhebungen zum Beispiel 0,8 mm groß sind. In Verbindung mit den Versteifungsrippen 2 und den Querrippen 17 (Fig. 1) wird dadurch sowohl während des Gießens bei der Herstellung als auch später beim Betrieb der Wärmetransport wesentlich verbessert.

Fig. 3 zeigt nochmals deutlich die im Seitenbereich des Getriebegehäuses 1 vorzugsweise in axialer Richtung verlaufenden Versteifungsrippen 2, die neben dem verbesserten Wärmetransport auch eine verbesserte Steifigkeit zur Folge haben, wie bereits beschrieben wurde.

Claims

Patentansprüche

1. Getriebegehäuse (1), insbesondere für Kraftfahrzeuge, aus einem Leichtmetall bzw. einer Leichtmetall-Legierung mit Befestigungsflanschen (10) und darin eingebrachten Bohrungen (12) , wobei an den Befestigungsflanschen (10) mittels Abstandshalter (5) aus Aluminium und Aluminium- Schrauben (11) eine Ölwanne (6) aus Kunststoff befestigt ist und auf der Außenseite (3) des Getriebegehäuses (1) Versteifungsrippen (2) und Verrundungsradien (16) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Leichtmetall bzw. der Leichtmetall-

Legierung um Magnesium bzw. um eine Magnesiumlegierung handelt und in den Verrundungsradien (16) Querrippen (17) verlaufen.

2. Getriebegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Querrippen (17) um 0,8 mm erheben.

3. Getriebegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (12) als Sacklochbohrungen ausgeführt sind.

4. Getriebegehäuse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Sacklochbohrungen (12) Gewinde (13) eingearbeitet sind.

Getriebegehäuse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Sacklochbohrungen (12) Gewindehülsen (14) eingebracht sind.

Getriebegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass seine Außenseite (3) wenigstens stellenweise eine waffelmusterförmige Oberfläche (18) aufweist.

Getriebegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrundungsradien (16) als R4 oder größer ausgeführt sind.

Getriebegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zu seiner Herstellung die Magnesium-Legierung MgAl2Si (AS21HP) oder MgAl4Si (AS41HP) verwendet ist.

Getriebegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Abstandshaltern (5) und der Ölwanne (6) ein Dichtungselement (9) eingelegt ist.