WO2015188816A2 - Schaltgabel - Google Patents

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WO2015188816A2
WO2015188816A2 PCT/DE2015/200220 DE2015200220W WO2015188816A2 WO 2015188816 A2 WO2015188816 A2 WO 2015188816A2 DE 2015200220 W DE2015200220 W DE 2015200220W WO 2015188816 A2 WO2015188816 A2 WO 2015188816A2
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shift fork
sheet metal
bolt
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metal arm
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Inventor
Peter WELKER
Miriam MARKART
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/32—Gear shift yokes, e.g. shift forks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/32—Gear shift yokes, e.g. shift forks
    • F16H2063/327—Gear shift yokes, e.g. shift forks essentially made of sheet metal

Definitions

  • the invention relates to a Schart fork for a change-speed gearbox of a motor vehicle, which is connected by means of a fastening means with a Blecharm.
  • a shift fork is part of a gear change transmission of a motor vehicle and serves to move a sliding sleeve axially to a shift shaft. During the shift a synchronization force must be overcome.
  • the shift fork is connected to a Blecharm, which is also referred to as a shift jaw.
  • Gearshift forks are designed for stiffness and low weight, the sheet metal arm (switching jaw) attached to it must have a certain wear resistance against an engaging shift finger.
  • the shift fork and the plate arm are made of different materials.
  • the shift fork is made of aluminum and the plate arm made of steel.
  • the invention is therefore based on the object to provide a shift fork, which allows a cost-effective connection with a Blechann and only requires a small space.
  • the fastening means has at least one bolt which is pressed into the plate arm and a passage opening in the Shifter fork penetrates and is screwed at its free end with a securing element.
  • the invention use is made of a completely different fastening concept in comparison to a conventional shift fork.
  • the invention eliminates the separate screws with which the sheet metal arm (shift jaw) is bolted to the shift fork. Instead, at least one bolt is pressed with the plate arm, which penetrates a passage opening in the shift fork and is screwed at its free end.
  • a protrusion of a screw head which causes space problems in conventional shift forks, is naturally eliminated.
  • the pressed-in in the sheet metal bolt can preferably be pressed flush with the surface or have only a small projection, so that the fastening means requires very little space.
  • the passage opening in the shift fork play with respect to the bolt.
  • both the passage opening in the shift fork and the passage opening in the sheet metal arm for the bolt can be made with comparatively large tolerances, since any tolerances between the two components to be fastened are compensated for by the intended clearance.
  • the bolt is provided with an external thread, eliminating the cost causing producing a thread in the shift fork, as is required in conventional shift forks.
  • the thread of the bolt is screwed only with a securing element, preferably with a nut.
  • the sheet metal arm is made by punching or fine blanking.
  • the through holes for the bolt can be made with very low manufacturing tolerances. In these holes, the bolt can be easily pressed, resulting in a secure connection.
  • the shift fork is made by casting.
  • the Schart fork can preferably be made of cast aluminum or die-cast aluminum.
  • By- Gear openings in the shift fork are generated directly in the casting and have a radial clearance to compensate for the manufacturing tolerances of the individual components (shift fork, plate arm, bolt) when screwing.
  • the sheet metal arm has machined contact surfaces for the shift fork.
  • the fastening means comprises two bolts. The two bolts are preferably arranged side by side in the end region of the sheet metal arm.
  • the clamping length is increased, since not only the thickness of the Blecharms, but also the thickness of the shift fork carries the biasing force, therefore, the shift fork according to the invention is less susceptible to wetting force losses.
  • the invention relates to a method for producing a shift fork for a change-speed gearbox of a motor vehicle, which is connected by means of a fastening means with a sheet metal arm.
  • the inventive method is characterized in that a fastener having at least one bolt is used, wherein the at least one bolt is pressed in the sheet metal arm, penetrates a through opening in the shift fork and is screwed at its free end with a securing element.
  • a shift fork is used with a play with respect to the bolt having through hole.
  • the shift fork and the plate arm are connected to each other in the inventive method by means of two bolts.
  • Figure 1 is a perspective view of a shift fork according to the invention
  • Figure 2 is another view of the shift fork shown in Figure 1;
  • Figure 3 is a perspective view of a bolt;
  • FIG. 4 shows a section through the switching gear according to the invention shown in FIG.
  • the shift fork 1 shown in Figure 1 is provided for a change-speed gearbox of a motor vehicle.
  • the shift fork 1 is semicircular in shape, by an axial displacement, it can move a sliding sleeve (not shown) axially to positively connect an axially movable gear with another gear to allow the transmission of torque.
  • a Blechanns 2 which is also referred to as a shift jaw.
  • the shift fork 1 and the plate arm 2 are firmly connected.
  • the shift fork 1 consists of an aluminum alloy, the production of which is carried out by die-casting.
  • the sheet metal arm 2, however, consists of steel and is a stamped part.
  • Figure 2 shows the shift fork 1 in the field of attachment to the sheet metal arm 2 from a different perspective.
  • the sheet metal arm 2 has a recess 5, in which a shift finger can engage.
  • the bolts 3, 4, which are pressed in the sheet metal arm 2 enforce the shift fork 1 and are screwed by means of nuts 6, 7 formed securing elements.
  • Figure 3 is a perspective view of the bolt 3, which has a flat, disc-shaped head 8, which is followed by a circumferential corrugation 9.
  • the surface having the corrugation 9 makes it possible to press in the bolt 3 into passage openings 10, 11 of the sheet metal arm 2.
  • the bolt 3 has an external thread 12.
  • the pressed-in bolts 3, 4 are bolted to the nuts 6, 7 serving as securing element.
  • the comparatively large clamping length of the pressed-in bolts 3, 4 prevents the occurrence of setting force losses.

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Abstract

Schaltgabel (1) für ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs, die mittels eines Befestigungsmittels mit einem Blecharm (2) verbunden ist, wobei das Befestigungsmittel wenigstens einen Bolzen (3, 4) aufweist, der in dem Blecharm (2) verpresst ist und eine Durchgangsöffnung (13) in der Schaltgabel (1) durchdringt und an seinem freien Ende mit einem Sicherungselement verschraubt ist.

Description

Schaltgabel
Die Erfindung betrifft eine Schartgabel für ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraft- fahrzeugs, die mittels eines Befestigungsmittels mit einem Blecharm verbunden ist.
Eine Schaltgabel ist Bestandteil eines Zahnräderwechselgetriebes eines Kraftfahrzeugs und dient dazu, eine Schiebemuffe axial zu einer Schaltwelle zu verschieben. Während der Verschiebung muss eine Synchronisationskraft überwunden werden. Die Schaltgabel ist mit einem Blecharm verbunden, der auch als Schaltmaul bezeichnet wird. Schaltgabeln werden im Hinblick auf Steifigkeit und niedriges Gewicht ausgelegt, der daran befestigte Blecharm (Schaltmaul) muss eine gewisse Verschleißfestigkeit gegenüber einem eingreifenden Schaltfinger aufweisen. Das hat zur Folge, dass die Schaltgabel und der Blecharm aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt werden. Üblicherweise wird die Schaltgabel aus Aluminium und der Blecharm aus Stahl hergestellt.
Bei einer herkömmlichen Schaltgabel ist der Blechami zumeist mittels einer selbstfurchenden oder einer herkömmlichen Schraube direkt in die Schaltgabel eingeschraubt. Nachteilig ist dabei, dass Bohrungen für die Schrauben in der Schaltgabel relativ genau sein müssen, so dass eine mechanische Bearbeitung erforderlich ist, wodurch Kosten entstehen. Auf der Seite des Blecharms steht der Schraubenkopf üblicherweise über, wodurch sich aufgrund des geringen zur Verfügung stehenden Bauraums häufig Platzprobleme ergeben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltgabel anzugeben, die eine kostengünstige Verbindung mit einem Blechann ermöglicht und lediglich einen geringen Bauraum benötigt. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Schaltgabel der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Befestigungsmittel wenigstens einen Bolzen aufweist, der in dem Blecharm verpresst ist und eine Durchgangsöffnung in der Schaltgabel durchdringt und an seinem freien Ende mit einem Sicherungselement verschraubt ist.
Bei der Erfindung wird von einem vollkommen anderen Befestigungskonzept im Ver- gleich zu einer herkömmlichen Schaltgabel Gebrauch gemacht. Erfindungsgemäß entfallen die separaten Schrauben, mit denen der Blecharm (Schaltmaul) mit der Schaltgabel verschraubt wird. Stattdessen wird wenigstens ein Bolzen mit dem Blecharm verpresst, der eine Durchgangsöffnung in der Schaltgabel durchdringt und an seinem freien Ende verschraubt ist. Bei dem in dem Blecharm verpressten Bolzen entfällt na- turgemäß ein Überstand eines Schraubenkopfes, der bei herkömmlichen Schaltgabeln Platzprobleme verursacht. Der in den Blecharm eingepresste Bolzen kann vorzugsweise oberflächenbündig verpresst sein oder lediglich einen geringen Überstand aufweisen, so dass das Befestigungsmittel besonders wenig Bauraum benötigt. Bei der erfindungsgemäßen Schaltgabel wird es bevorzugt, dass die Durchgangsöffnung in der Schaltgabel Spiel bezüglich des Bolzens aufweist. Auf diese Weise kann sowohl die Durchgangsöffnung in der Schaltgabel als auch die Durchgangsöffnung in dem Blecharm für den Bolzen mit vergleichsweise großen Toleranzen hergestellt werden, da etwaige Toleranzen zwischen den beiden zu befestigenden Bauteilen durch das vorgesehene Spiel ausgeglichen werden. Da der Bolzen mit einem Außengewinde versehen ist, entfällt das Kosten verursachende Herstellen eines Gewindes in der Schaltgabel, wie es bei herkömmlichen Schaltgabeln erforderlich ist. Das Gewinde des Bolzens wird lediglich mit einem Sicherungselement, vorzugsweise mit einer Mutter, verschraubt.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltgabel kann es vorgesehen sein, dass der Blecharm durch Stanzen oder Feinschneiden hergestellt ist. Auf diese Weise können die Durchgangsöffnungen für den Bolzen mit sehr geringen Fertigungstoleranzen hergestellt werden. In diese Löcher kann der Bolzen ohne weiteres eingepresst werden, wodurch sich eine sichere Verbindung ergibt.
Vorzugsweise ist die Schaltgabel durch Gießen hergestellt. Die Schartgabel kann vorzugsweise aus Aluminiumguss oder Aluminiumdruckguss hergestellt sein. Die Durch- gangsöffnungen in der Schaltgabel werden direkt im Guss erzeugt und weisen radial Spiel auf, um die Fertigungstoleranzen der einzelnen Bauteile (Schaltgabel, Blecharm, Bolzen) beim Verschrauben auszugleichen. Im Rahmen der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Blecharm spanend bearbeitete Anlageflachen für die Schaltgabel aufweist. Erfindungsgemäß können Anlageflächen des Blecharms an der Schaltgabel spanend bearbeitet sein, beispielsweise mit einem Scheibenfräser. Eine besonders bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass das Befestigungsmittel zwei Bolzen umfasst. Die beiden Bolzen sind vorzugsweise nebeneinander im Endbereich des Blecharms angeordnet.
Im Vergleich zu einer herkömmlichen Verschraubung ist die Klemmlänge vergrößert, da nicht nur die Dicke des Blecharms, sondern auch die Dicke der Schaltgabel die Vorspannkraft trägt, daher ist die erfindungsgemäße Schaltgabel weniger anfällig für Setzkraftverluste.
Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltgabel für ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs, die mittels eines Befestigungsmittels mit einem Blecharm verbunden wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein wenigstens einen Bolzen aufweisendes Befestigungsmittel verwendet wird, wobei der wenigstens eine Bolzen in dem Blecharm verpresst wird, eine Durchgangsöffnung in der Schaltgabel durchdringt und an seinem freien Ende mit einem Sicherungselement verschraubt wird.
Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Schaltgabel mit einer Spiel bezüglich des Bolzens aufweisenden Durchgangsöffnung verwendet.
Vorzugsweise werden die Schaltgabel und der Blecharm bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mittels zwei Bolzen miteinander verbunden. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Schaltgabel;
Figur 2 eine weitere Ansicht der in Figur 1 gezeigten Schaltgabel; Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Bolzens; und
Figur 4 einen Schnitt durch die in Figur 2 gezeigte erfindungsgemäße Schaltga- bei. Die in Figur 1 gezeigte Schaltgabel 1 ist für ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die Schaltgabel 1 ist halbkreisförmig ausgebildet, durch eine axiale Verschiebung kann sie eine Schiebemuffe (nicht gezeigt) axial verschieben, um eine axial bewegbares Zahnrad mit einem weiteren Zahnrad formschlüssig zu verbinden, um die Übertragung eines Drehmoments zu ermöglichen.
Eine axiale Verschiebung der Schaltgabel 1 erfolgt mittels eines Blechanns 2, der auch als Schaltmaul bezeichnet wird. Die Schaltgabel 1 und der Blecharm 2 sind fest miteinander verbunden. Aus Gründen der Verschleißfestigkeit besteht die Schaltgabel 1 aus einer Aluminiumlegierung, deren Herstellung erfolgt im Druckgussverfahren. Der Blecharm 2 besteht hingegen aus Stahl und ist ein Stanzteil.
In Figur 1 erkennt man, dass die Schaltgabel 1 und der Blecharm 2 durch zwei Bolzen 3, 4 fest miteinander verbunden sind.
Figur 2 zeigt die Schaltgabel 1 im Bereich der Befestigung mit dem Blecharm 2 aus einer anderen Perspektive. Der Blecharm 2 weist eine Ausnehmung 5 auf, in die ein Schaltfinger eingreifen kann. In Figur 2 erkennt man, dass die Bolzen 3, 4, die in dem Blecharm 2 verpresst sind, die Schaltgabel 1 durchsetzen und durch als Muttern 6, 7 ausgebildete Sicherungselemente verschraubt sind.
Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht des Bolzens 3, der einen flachen, scheibenförmigen Kopf 8 aufweist, an den sich eine umlaufende Riffelung 9 anschließt. Die die Riffelung 9 aufweisende Fläche ermöglicht ein Einpressen des Bolzens 3 in Durchgangsöffnungen 10, 11 des Blecharms 2. Der Bolzen 3 weist ein Außengewinde 12 auf.
In der geschnittenen Ansicht von Figur 4 erkennt man, dass die Bolzen 3, 4 in die Durchgangsöffnungen 10, 11 des Blecharms 2 eingepresst sind, wodurch eine feste, insbesondere eine drehfeste und formschlüssige Pressverbindung entsteht. In Figur 4 ist auch erkennbar, dass die Schaltgabel 1 Durchgangsöffnungen 13 aufweist, die Spiel bezüglich des Durchmessers des entsprechenden Bolzens 3, 4 aufweisen. Da die Durchgangsöffnungen 13 und der Außendurchmesser der Bolzen 3, 4 voneinander beabstandet sind, können Fertigungstoleranzen, insbesondere im Bereich der Durchgangsöffnungen 13 der Schaltgabel 1 , ohne weiteres ausgeglichen werden.
Die eingepressten Bolzen 3, 4 sind mit den als Sicherungselement dienenden Muttern 6, 7 verschraubt. Die vergleichsweise große Klemmlänge der eingepressten Bolzen 3, 4 verhindert das Auftreten von Setzkraftverlusten.
Bezugszeichenliste
Schaltgabel
Blecharm
Bolzen
Bolzen
Ausnehmung
Mutter
Mutter
Kopf
Riffelung
Durchgangsöffnung
Durchgangsöffnung
Außengewinde
Durchgangsöffnung

Claims

Patentansprüche
Schaltgabel (1) für ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs, die mittels eines Befestigungsmittels mit einem Blecharm (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel wenigstens einen Bolzen (3, 4) aufweist, der in dem Blecharm (2) verpresst ist und eine Durchgangsöffnung (13) in der Schaltgabel (1) durchdringt und an seinem freien Ende mit einem Sicherungselement verschraubt ist.
Schaltgabel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (13) in der Schaltgabel (1) Spiel bezüglich des Bolzens (3, 4) aufweist.
Schaltgabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement als Mutter (6, 7) ausgebildet ist.
Schaltgabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blecharm (2) durch Stanzen oder Feinschneiden und/oder die Schaltgabel (1) durch Gießen hergestellt ist bzw. sind.
Schaltgabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blecharm (2) aus einer Stahllegierung und/oder die Schallgabel (1) aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist bzw. sind.
Schaltgabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blecharm (2) spanend bearbeitete Anlageflächen für die Schaltgabel (1) aufweist.
Schaltgabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel zwei Bolzen (3, 4) umfasst. Verfahren zur Herstellung einer Schaltgabel (1) für ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs, die mittels eines Befestigungsmittels mit einem Blecharm (2) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein wenigstens einen Bolzen (3, 4) aufweisendes Befestigungsmittel verwendet wird, wobei der wenigstens eine Bolzen (3, 4) in dem Blecharm (2) verpresst wird, eine Durchgangsöffnung (13) in der Schaltgabel (1) durchdringt und an seinem freien Ende mit einem Sicherungselement verschraubt wird. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltgabel (1) mit einer Spiel bezüglich des Bolzens (3, 4) aufweisenden Durchgangsöffnung (13) verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schaltgabel (1) und der Blecharm (2) mittels zwei Bolzen (3, 4) miteinander verbunden werden.
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