WO2013007422A1

WO2013007422A1 - Schalteinheit

Info

Publication number: WO2013007422A1
Application number: PCT/EP2012/058934
Authority: WO
Inventors: Matthias Feuerbach; Klaus Krämer; Jochen LÖFFELMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2013-01-17
Also published as: DE102011079181A1

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Schalteinheit (1) eines Fahrzeuggetriebes aufweisend ein erstes Getriebebauteil (17) und ein zweites Getriebebauteil (18), wobei die Getriebebauteile (17, 18) durch mindestens eine Schraube miteinander fest verbunden sind wobei die Schraube als selbstfurchende Schraube (14) ausgebildet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung

Schalteinheit Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schalteinheit eines Fahrzeuggetriebes aufweisend ein erstes und ein zweites Getriebebauteil, welche durch mindestens eine Schraube miteinander fest verbunden sind.

Hintergrund der Erfindung In manuellen oder automatisierten Getrieben sind zwischen zwei Gangrädern, die drehbar auf einer Getriebewelle gelagert sind, ein Synchronkörper und eine Schiebemuffe angeordnet. Die Schiebemuffe ist mit einer Innenverzahnung versehen, die in eine in den Synchronkörper eingebrachte Außenverzahnung eingreift. Der Synchronkörper ist drehfest mit der Getriebewelle verbunden.

Beim Schalten eines Ganges wird die Schiebemuffe in axialer Richtung auf eines der Gangräder geschoben, bis ihre Innenverzahnung in eine am Gangrad angebrachte Kupplungsverzahnung eingreift. Die Innenverzahnung der Schiebemuffe steht dann sowohl mit der Kupplungsverzahnung als auch mit der Außenverzahnung des Synchronkörpers in Eingriff.

Die Schaltgabel hat die Aufgabe die axiale Bewegung von einem Schaltgestänge auf die Schiebemuffe zu übertragen. Dabei ist sie axial verschiebbar auf einer Schaltstange gelagert und greift mit Mitnehmern in eine Führungsnut der Schiebemuffe ein.

Eine derartige Schaltgabel ist aus der DE 101 25 098 A1 bekannt. Diese Schaltgabel besitzt einen durch ein Umformverfahren aus Stahlblech hergestellten gabelförmigen Grundkörper. Der Grundkörper ist bogenförmig ausge- bildet und läuft in zwei Gabelschenkeln aus. Die Gabelschenkel schließen ein Schaltmaul der Schaltgabel zwischen sich ein. Der Grundkörper ist als ein im Längsschnitt U-förmigen Profilkörper ausgebildet. An der Schaltgabel ist zur Versteifung der räumlichen Struktur ein separat gefertigtes Formteil aus Blech angebracht, wobei die Verbindung durch Schweißen hergestellt wird. An das Formteil schließt sich ein Führungsauge an, mit welchem die Schaltgabel auf einer Schaltwelle axial verschiebbar gelagert ist. Weiterhin ist am Formteil bzw. am Führungsauge ein Schaltarm durch eine Schweißverbindung angebracht. Diese Ausführungsform stellt eine gewichtsoptimierte und kostengünstig zu fertigende Schaltgabel dar. Negativ wirkt sich in dieser Ausführungsform die kostenaufwändige Befestigung der einzelnen Komponenten mittels Schweißverbindungen aus. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass nur miteinander verschweißbare Materialien verwendet werden können. Zusätzlich besteht durch den Wärmeeintrag während des Schweißvorgangs die Gefahr, dass Ei- genspannungen entstehen, die zu einer Verformung der Komponenten führen.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist in DE 10 2007 050 571 A1 vorgeschlagen, eine Verbindungseinheit vorzusehen, die die Schalteinheit positionierbar in Bezug auf die Schaltgabel fixiert. Dadurch können Fertigungstoleranzen aus- geglichen werden, und es kann eine Schaltgabeleinheit realisiert werden, die eine besonders präzise Schaltung ermöglicht. Nachteilig an dieser Variante ist, dass eine separate Verbindungseinheit vorgesehen ist und sowohl die Verbindungseinheit als auch der Profilkörper mit Gewindebohrungen versehen werden müssen, was eine aufwändige Bearbeitung erfordert.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schalteinheit zu schaffen, die die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist.

Lösung der Aufgabe Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schalteinheit nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch dass die Schraube selbstfurchend ist, kann auf das kosten- aufwändige Gewindeschneiden in den zu haltenden Bauteilen verzichtet werden. Es ist lediglich erforderlich, eine Ausnehmung vorzusehen, welche die Schraube aufnimmt. Die Ausnehmung kann im einfachsten Fall eine Bohrung sein, deren Wandung nicht gesondert (nach-)bearbeitet ist.

Als mittels der selbstfurchenden Schrauben zu verbindende Getriebebauteile kommen insbesondere die Anbindung von Getriebebaugruppen wie Sensoren, Magnete oder Rastkonturen auf Trägermaterialien mit einer Schaltstange oder einem mit der Schaltstange verbundenen Bauteil wie einer Schalthülse in Betracht. Vorzugsweise weist die Schalteinheit eine Schaltgabel auf, die mittels der selbstfurchenden Schrauben über eine Verbindungseinheit oder eine Grundplatte wie in DE 10 2007 050 571 A1 an eine Schaltstange angebunden ist. Sind ferner das Schaltelement und die Grundplatte zumindest teilweise einstückig ausgeführt, kann eine Anzahl von Bauteilen reduziert werden und der Schaltgabelgrundkorper kann besonders stabil befestigt werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Schaltgabeleinheit eine zweite Verbin- dungseinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Schaltgabel positionierbar in Bezug auf eine Welle zu fixieren. Dadurch kann die Schaltgabel bzw. die Schaltgabeleinheit flexibel auf der Welle befestigt werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft die Befestigung eines Schaltarms an einem Schaltgabelgrundkorper. Vorzugsweise weist der Schaltarm Langlöcher auf, um ihn in Bezug auf den Schaltgabelgrundkorper flexibel positionieren zu können und fertigungsbedingte Ungenauigkeiten im Getriebe ausgleichen zu können. Wie bei handelsüblichen metrischen Schrauben bleibt der gegebenenfalls vorhandene Vorteil einer Einstellbarkeit während des Verbindens der beiden Getriebebauteile erhalten. Unter Einstellbarkeit wird in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden, dass die Relativposition der Getriebebauteile einge- stellt werden kann, bevor diese in ihren Positionen fixiert werden. Vorteilhafterweise können die Positionen auch nach einer Fixierung nochmals korrigiert werden, indem die Verbindung leicht gelöst wird und die Positionen neu eingestellt werden.

Bevorzugt sind die Ausnehmungen, welche die Schrauben aufnehmen, in einem Getriebebauteil aus Aluminiumdruckguss oder einem anderen, weicheren Material als das der selbstfurchenden Schrauben ausgebildet. Die selbstfurchenden Schrauben sind als Gewindeformschrauben mit Gewindegängen versehen, die im Querschnitt eine von der Kreisform abweichende Form aufweisen. Die Querschnittsform ist vorzugsweise triagonal. Unter triago- nal wird dabei eine Form verstanden, die sich von einem gleichseitigen Trägerdreieck ableitet, dessen Ecken mit den Ecken der Triagonalform übereinstimmen. Im Gegensatz zu dem Trägerdreieck, dessen Ecken durch Geraden als den kürzesten Abständen zwischen den Ecken verbunden sind, sind die Ecken der Triagonalform durch nach außen gerichtete Bögen, insbesondere Kreisbögen, verbunden, so dass die konvexe Struktur erhalten bleibt. Die Bögen liegen innerhalb des Vollkreises, der vom Mittelpunkt des Trägerdreiecks und dem Radius, der die drei Ecken des Trägerdreiecks einschließt, aufgespannt wird. Gegenüber dem Vollkreis fehlen bei der Triagonalform also außenseitig drei Abschnitte in Sichelform.

Alternativ zur Triagonalform sind auch Formen vorgesehen, die regelmäßigen oder unregelmäßigen n-Ecken entsprechen, wobei zumindest eine Ecke auf dem Kreisumfang des vorstehend genannten Vollkreises liegt. Eine verrundete Außenkontur setzt gegenüber geradlinig verbundenen Ecken das Eindrehmo- ment herab. Beim Eindrehen der selbstfurchenden Schrauben schneiden diese sich in die Wandungen der Ausnehmung des Getriebebauteils und erzeugen durch die Materialverformung einen hohen Ausreißwiderstand, so dass eine besonders feste Verbindung vorliegt. In einer Ausgestaltung können die selbstfurchenden Schrauben einen konischen Gewindeansatz aufweisen, um sich besser positionieren zu lassen. In einer weiteren Ausgestaltung weisen die selbstfurchenden Schrauben Stabilisierungsgewindegänge auf. Die Stabilisierungsgewindegänge weisen einen Querschnitt auf, deren Triagonalform gegenüber dem übrigen Gewindegang mit Kreisbögen versehen ist, die einen größeren Radius aufweisen. Damit können die erforderlichen Eindrehmomente herabgesetzt und die Vorspannkräfte erhöht werden.

Die Ausnehmung kann beispielsweise durch Bohren, Stanzen oder Gießen hergestellt sein. Das Eindrehmoment der selbstfurchenden Schrauben hängt signifikant davon ab, wieviel Material beim Eindrehen verdrängt werden muss. Die Ausnehmung, in die die selbstfurchende Schraube eingedreht wird, ist daher vorzugsweise als ein kreiszylindrisches Loch oder Sackloch ausgebildet. Beim Einschrauben wird durch diesen Vorgang das Gegengewinde im Getriebebauteil hergestellt. Bei diesem Herstellungsvorgang werden vorteilhafterweise keine Späne erzeugt, die abgeführt werden müssen. Daher eignet sich die Verbindung zweier Getriebebauteile mittels selbstfurchender Schrauben insbesondere zur Befestigung von Baugruppen, welche Magnete enthalten, da diese von Späne besonders schwer zu reinigen sind.

Weiterhin wird ein passgenaues Gewinde erzeugt, so dass zwischen der Schraube und dem Getriebebauteil eine hohe Flankenüberdeckung gegeben ist und die Verbindung besonders sicher hält. Während bei durch Gewindeschneiden gefertigten Gewinden oftmals nur eine Abstützung an einer Flan- kenseite erfolgt und damit die Flankenüberdeckung ca. 50% beträgt, ist diese bei durch selbstfurchende Schrauben erzeugten Gewinden deutlich größer. Hier erfolgt nämlich eine spanlose Umformung des Getriebebauteilwerkstoffs, der lokal kaltverfestigt wird. Dadurch entsteht eine spielfreie Verbindung. Unter Umständen kann dadurch auf Gegenmuttern verzichtet werden.

Nach dem Einschrauben der selbstfurchenden Schraube und der damit ver- bundenen Herstellung des Gegengewindes kann diese bei Bedarf oder bei gegebenenfalls erforderlichem Austausch auch durch eine handelsübliche metrische Schraube ersetzt werden.

Die selbstfurchende Schraube kann mit einer Spitze versehen sein und damit im Längsschnitt endseitig eine Konusform aufweisen. Dadurch wird erreicht, dass gegebenenfalls verschobene Bohrungen leichter zueinander zentriert werden können.

Die selbstfurchende Schraube kann auf ihrem Gewinde auch einen Klebstoff aufweisen, der nach dem Verschrauben zusätzlich einen Stoffschluss herstellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeich- nungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Schaltgabel als Schalteinheit mit einem ersten Getriebebauteil in Form eines Schaltgabelgrundkörpers, der ein Führungsrohr und eine Auflagefläche mit Bohrungen aufweist, und einem Schaltarm als dem zweiten Getriebebauteil in einer perspektivi- sehen Ansicht und

Figur 2 den Schaltgabelgrundkörper nach

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt eine Schalteinheit 1 in Form einer Schaltgabel mit einem Schaltgabelgrundkörper 2 und einem separat hergestelltem Schaltarm 4. Der Schalt- arm 4 bildet das zweite Getriebebauteil 18, während das erste Getriebebauteil 17 in Figur 2 dargestellt ist und durch den Schaltgabelgrundkörper 2 mit dem Führungsrohr 3 und der Auflagefläche 10 gebildet ist. Der Schaltgabelgrundkörper 2 des ersten Getriebebauteils (Figur 2) ist aus einem profilierten Blech hergestellt und im Längsschnitt zur Getriebehauptachse etwa halbkreisförmig ausgebildet. An seinen beiden Gabelschenkeln 5, 6 weist der Schaltgabelgrundkörper 2 jeweils Gleitschuhe 7, 8 auf, die für den gleitenden Eingriff in eine Nut einer nicht dargestellten Schiebemuffe bestimmt sind. Etwa mittig zwischen den Gabelschenkeln 5, 6 wird der Schaltgabelgrundkörper 2 an seiner Basis 9 radial breiter. Die Basis 9 ist mit dem Führungsrohr 3 fest verbunden.

Das Führungsrohr 3 ist ein kreiszylindrischer Hohlzylinder, der eine Durch- gangsausnehmung 1 1 aufweist. In der Durchgangsausnehmung 1 1 ist eine nicht dargestellte Schaltstange oder Schaltwelle anordbar, die beispielsweise auch über zusätzlich eingefügte Lagerelemente abgestützt wird. Das Führungsrohr 3 ist weiterhin einer Befestigungsbrille 12 versehen, die zwei Bohrungen 13 für selbstfurchende Schrauben 14 aufweist.

Der Befestigungsbrille 12 weist eine ebene Auflagefläche 10 auf, so dass mit dem gegen die Auflagefläche 10 verschraubten Schaltarm 4 ein flächenmäßiges Anpressen erfolgt. Die Brillenränder 15 entsprechen in ihrer Breite etwa dem Durchmesser der Bohrungen 13.

Der Schaltarm 4 weist ein Schaltmaul 16 auf, in das ein nicht dargestellter Schaltfinger eingreifen kann, um die Schaltgabel 1 zu betätigen und zu verschieben. Er ist als Stanzblechteil über die selbstfurchenden Schrauben 14 fest mit dem ersten Getriebebauteil 17 verbunden. Liste der Bezugszahlen

1 Schaltgabel

2 Schaltgabelgrundkörper

3 Führungsrohr

4 Schaltarm

5 Gabelschenkel

6 Gabelschenkel

7 Gleitschuh

8 Gleitschuh

9 Basis

10 Auflagefläche

1 1 Durchgangsausnehnnung

12 Befestigungsbrille

13 Bohrung

14 selbstfurchende Schraube

15 Brillenrand

16 Schaltmaul

17 erstes Getriebebauteil

18 zweites Getriebebauteil

Claims

Patentansprüche

1 . Schalteinheit (1 ) eines Fahrzeuggetriebes aufweisend ein erstes Getriebe- bauteil (17) und ein zweites Getriebebauteil (18), wobei die Getriebebauteile (17, 18) durch mindestens eine Schraube miteinander fest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube als selbstfurchende Schraube (14) ausgebildet ist.

2. Schalteinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindequerschnitt der Schraube triagonal ist.

3. Schalteinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (14) eine konische Gewindespitze aufweist.

4. Schalteinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit als eine Schaltgabel ausgebildet ist, deren zweites Getriebebauteil ein Schaltarm (4) mit einem Schaltmaul (16) ist.

5. Schalteinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltarm (4) eine an den Gewindedurchmesser der Schraube (14) ange- passte Ausnehmung (13) aufweist, an der der Schraubenkopf sicherbar ist.

6. Schalteinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltarm (4) im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet ist und das erste Getriebebauteil (17) eine ebene Auflagefläche (10) für den Schaltarm (4) aufweist, so dass sich die Auflagefläche (10) und der Schaltarm (4) flächig aneinander abstützen.

7. Schalteinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (10) Teil einer Befestigungsbrille (12) ist.

8. Schalteinheit nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltarm (4) Langlöcher zur flexiblen Positionierung des Schaltarms (4) auf der Auflagefläche (10) aufweist.

Verfahren zum Verbinden zweier Getriebebauteile, wobei das zweite Getriebebauteil eine gewindelose, zylindrische Aufnahme aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Getriebebauteil mittels selbstfurchender Schrauben so verbunden werden, dass beim Verbinden in die zylindrische Aufnahme ein Gewinde geschnitten wird.