DE102007036103A1

DE102007036103A1 - Getriebebauteil sowie Verfahren zur Herstellung des Getriebebauteils

Info

Publication number: DE102007036103A1
Application number: DE200710036103
Authority: DE
Inventors: Matthias Feuerbach; Klaus Krämer; Uwe Schwarz
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-08-01
Filing date: 2007-08-01
Publication date: 2009-02-05
Also published as: WO2009015964A1

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebebauteil, welches gute Gebrauchseigenschaften aufweist und kostengünstig zu fertigen ist, sowie ein entsprechendes Verfahren zu dessen Herstellung vorzuschlagen. Hierzu wird ein Getriebebauteil 8, 18 mit einem ersten Fügepartner 6 aus Stahl, der einen ersten Schweißabschnitt 11 umfasst, und mit einem zweiten Fügepartner 1 aus einem Leichtmetall, der einen zweiten Schweißabschnitt 15 umfasst, wobei die Fügepartner 1, 6 über den ersten und den zweiten Schweißabschnitt 11, 15 unmittelbar mittels einer Schweißung 16 miteinander verbunden und/oder verbindbar sind, wobei die Fügepartner 11, 15 derart ausgebildet sind, dass die Fügepartner 11, 15 während der gegenseitigen Verschweißung zur lagerichtigen Endpositionierung in einer Fügerichtung 13 relativ zueinander zu bewegen sind, so dass der resultierende Schweißbereich 16 in Fügerichtung verläuft, sowie ein Verfahren zu dessen Fertigung offenbart.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Getriebebauteil sowie Verfahren zur Herstellung des Getriebebauteils
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Getriebebauteil mit einem ersten Fügepartner aus Stahl und einem zweiten Fügepartner aus einem Leichtmetall, welche zur Bildung des Getriebebauteils miteinander verbunden und/oder verbindbar sind, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Beschreibung
Getriebebauteile dienen beispielsweise zur Übertragung von Schalt- oder Wählbewegungen in Stufengetrieben und sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Die Bauweisen von Getriebebauteilen sind zum einen durch die belastungsgerechte Auslegung und zum anderen durch eine Gewichtsoptimierung bedingt. Diese beiden Anforderungen sind jedoch regelmäßig nicht zugleich zu erfüllen, da die belastungsgerechte Auslegung oftmals ein verschleißfestes Material, wie zum Beispiel Stahl, und die gewichtsoptimierte Auslegung dagegen einen Werkstoff aus Leichtmetall verlangt.
Lösungsansätze in diesem Spannungsfeld existieren dahingehend, dass Getriebebaugruppen aus zwei oder mehr Bauteilen zusammengesetzt werden, wobei ein Bauteil belastungsgerecht aus Stahl und ein anderes Bauteil gewichtsoptimiert aus Leichtmetall besteht. Nachdem die Fachwelt einer stoffschlüssigen Verbindung von Stahl und Leichtmetall kritisch gegenübersteht, werden die Bauteile derartiger Getriebebaugruppen üblicherweise über Zwischenstücke oder dergleichen miteinander verbunden.
Zum Beispiel wird gemäß der Druckschrift DE 601 182 63 eine Antriebsbaugruppe mit einer Adapterplatte vorgeschlagen, wobei die Adapterplatte an einem ersten Ende mit einer aus Aluminium bestehenden Kardanwelle verbunden ist und mehrere Öffnungen zur Aufnahme von Befestigungselementen aufweist, so dass ein Wellenstumpf aus Stahl über Befestigungselemente ankoppelbar ist.
Die Druckschrift DE 25 00 666 behandelt ebenfalls eine Antriebsachsenanordnung und schlägt eine Kraftfahrzeug-Antriebsachse mit einem Ausgleichsgetriebegehäuse und zwei von diesem abgehende Rohrachsen vor. Das Ausgleichsgetriebegehäuse ist als Leichtmetallgussteil ausgebildet und weist ein Antriebswellen-Lagerteil sowie zwei Lagerflansche auf, wobei in den Lagerflanschen eine Hülse befestigt ist, in die eine der Rohrachsen einsetzbar ist.
Die Druckschrift DE 101 25 450 A1 betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Schaltmuffe sowie ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Betätigungsvorrichtung. Die Betätigungsvorrichtung umfasst ein Schaltelement mit einer Schaltgabel aus einem Leichtmetall, an dem ein Mitnehmer aus Stahl befestigt wird. Die Art der Befestigung ist in der Druckschrift nicht diskutiert. Ein zumindest als interner Stand der Technik bekanntes ähnliches Getriebebauteil mit einem Fügepartner aus Stahl und einem Fügepartner aus Leichtmetall wird über einen Adapter aus Stahl verbunden, welcher in das Leichtmetallteil eingepresst, gegebenenfalls verstemmt und auf dem das Stahlteil aufgeschweißt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebebauteil, welches gute Gebrauchseigenschaften aufweist und kostengünstig zu fertigen ist, sowie ein entsprechendes Verfahren zu dessen Herstellung vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch ein Getriebebauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Im Rahmen der Erfindung wird ein Getriebebauteil vorgeschlagen, welches vorzugsweise zur Übertragung von Schalt- und/oder Wählbewegungen, insbesondere in einem Stufengetriebe oder in einem Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist. Das Getriebebauteil ist besonders bevorzugt als ein Schaltbauteil für eine Schaltmuffe, als Schaltbrücke oder Schaltgabel ausgebildet.
Das Getriebebauteil umfasst wenigstens einen ersten Fügepartner aus Stahlmaterial, wobei der erste Fügepartner einen ersten Schweißabschnitt zeigt, und einen zweiten Fügepartner, welcher aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, Magnesium bzw. deren Legierungen gebildet ist und einen zweiten Schweißabschnitt umfasst. Beispielsweise ist das Leichtmetall als AISi9Cu3 und/oder das Stahlmaterial als Einsatzstahl, Vergütungsstahl oder Baustahl (16 MnCr 5, Cf 53, C 35, S 315) ausgebildet. Insbesondere ist der erste und/oder der zweite Fügepartner einstückig, z. B. als Gussteil oder Druckgussteil, ausgebildet.
Die Fügepartner sind über den ersten und den zweiten Schweißabschnitt unmittelbar mittels einer Schweißung, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, miteinander verbunden und/oder miteinander verbindbar. Der beanspruchte Gegenstand betrifft zum einen das verschweißte Getriebebauteil und alternativ oder ergänzend die ungeschweißten Fügepartner des Getriebebauteils.
Die Schweißung erfolgt bevorzugt auf Basis einer Widerstandsschweißung, insbesondere einer Kondensatorentladungsschweißung. Derartige Kondensatorentladungsschweißungen sind dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißstrom in die Fügepartner impulsartig und/oder mit einer Dauer von weniger als 100 ms, vorzugsweise weniger als 10 ms erfolgt.
Die Fügepartner sind für die Schweißung derart vorbereitet und/oder weisen eine entsprechende Fügegeometrie auf, so dass die Fügepartner während der gegenseitigen Verschweißung zur lagerichtigen Endpositionierung in einer Fügerichtung relativ zu einander zu bewegen sind. Vorzugsweise ist der Schweißvorgang als eine Pressschweißung ausgebildet, wobei die Fügepartner während der Schweißung in Fügerichtung miteinander verpresst werden.
Als Resultat dieser Schweißart entsteht ein Schweißbereich, der in flächiger Erstreckung in Fügerichtung verläuft. Im Querschnitt senkrecht zur Fügerichtung weist der Schweißbereich vorzugsweise eine runde, linienförmige, rechteckige und/oder unterbrochene Kontur auf, so dass der Schweißbereich hülsenförmig mit rundem oder rechteckigem Querschnitt ausgeprägt ist. Die verschweißte Stoffgrenze zwischen dem Stahlmaterial und dem Leichtmetall verläuft somit parallel zu der Fügerichtung.
Dadurch, dass der Schweißbereich nicht senkrecht sondern parallel zu der Fügerichtung orientiert ist, kann dieser einen sehr großen Anbindungsquerschnitt erreichen, so dass die üblicherweise als sehr kritisch angesehene Verbindung von Stahl und Leichtmetall prozesssicher umgesetzt werden kann.
Zur gegenseitigen Zentrierung der Fügepartner vor der Schweißung weisen die Fügepartner vorzugsweise Zentrierungsmittel auf, die diese in mindestens einer Zentrierungsrichtung, welche senkrecht zur Fügerichtung orientiert ist, zentrieren. Die Zentrierungsmittel zeigen auf einem der beiden Fügepartner einen Zentrierungsflächenabschnitt und auf dem anderen Fügepartner einen Anlageflächenabschnitt, welche zur Zentrierung zusammenwirken.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass der Zentrierungsflächenabschnitt und/der Anlageflächenabschnitt parallel zu der Fügerichtung ausgerichtet ist bzw. sind. Mit dieser erfinderischen Ausgestaltung lassen sich die Fügepartner vor der Schweißung in eine definierte Lage zumindest in einer Zentrierungsrichtung zueinander bestenfalls verkippungsfrei und lagestabil orientieren. Dieser Kunstgriff erlaubt eine Verringerung von Ausschussteilen und vereinfacht die Fertigung, da die Fügepartner selbstzentrierend ausgebildet sind.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfassen die Zentrierungsmittel einen Führungsabschnitt, der auf einem oder auf beiden der Fügepartner angeordnet und/oder ausgebildet ist, so dass die Fügepartner vor der Schweißung in der Zentrierungsrichtung vorzentriert werden. Beispielsweise weist der eine Fügepartner einen im Querschnitt in einer Ebene, die durch die Fügerichtung und durch die Zentrierungsrichtung gebildet wird, einen abschnittsweise trichterförmigen Querschnitt auf, so dass bei einer Relativbewegung der Fügepartner in Fügerichtung diese selbsttätig vorzentriert werden.
Insbesondere um eine stabile und einfache Zentrierung der Fügepartner zueinander sicherzustellen, sind der Zentrierungsflächenabschnitt und der Anlageflächenabschnitt bei der Zentrierung, also in der Zentrierungsposition, in der Zentrierungsrichtung mit Spielpassung angeordnet. Optional kann die Passung sogar größer gewählt werden. Mit dieser Weiterbildung ist sichergestellt, dass die Fügepartner ohne übermäßigen Kraftaufwand in die Zentrierungsposition geführt werden können und zugleich toleranzarm positioniert sind.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass der erste Schweißabschnitt und der zweite Schweißabschnitt insbesondere in Zentrierungsrichtung im unverschweißten Zustand der Fügepartner eine Obermaßpassung zueinander aufweisen. Diese Ausbildung ist bevorzugt, da beim Widerstandsschweißen, insbesondere Kondensatorentladungsschweißen und/oder Pressschweißen, das Übermaßmaterial zur Verbindung der Fügepartner Verwendung findet. Insbesondere sind die Fügepartner so ausgebildet, dass eine Überführung von der Zentrierungsposition in die lagerichtige Endposition der Fügepartner nur durch eine Verflüssigung der Schweißabschnitte zumindest im Rahmen des Übermaßmaterials ermöglicht ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Fügepartner so ausgebildet, dass die Zentrierung nur entlang einer einzigen Zentrierungsrichtung erfolgt und in einer dazu senkrechten Richtung eine gegenseitige Verschiebung der Fügepartner, zum Beispiel zur Toleranzanpassung, ermöglicht ist. Diese Ausführungsform erlaubt zum einen eine stabile Zentrierung der Fügepartner und zum anderen eine Einstellung der Fügepartner zueinander, um beispielsweise Fertigungstoleranzen auszugleichen oder Getriebebauteile mit definiert versetzten Fügepartnern zu fertigen.
Bei einer konstruktiven Realisierung der Erfindung weist einer der Fügepartner einen einstückig angeformten Adapter und der andere Fügepartner eine Aufnahmeöffnung für den Adapter auf, wobei der Zentrierungsflächenabschnitt entweder an dem Adapter oder an der Aufnahmeöffnung angeordnet ist. Im Fall des Adapters ist der Zentrierungsflächenabschnitt als ein verjüngter und/oder abgestufter Abschnitt, insbesondere am freien Ende des Adapters ausgebildet. Die Breite in Zentrierungsrichtung des Adapters im Bereich des Anlageflächenabschnitts ist kleiner oder mit Spielpassung gegenüber der korrespondierenden Breite der Aufnahmeöffnung ausgebildet, so dass der Adapter in einfacher Weise in die Aufnahmeöffnung zumindest im Bereich des Anlageflächenabschnitts einsteckbar ist. Alternativ hierzu ist der Zentrierungsflächenabschnitt als eine Verbreiterung der Aufnahmeöffnung in Zentrierungsrichtung ausgebildet, so dass der Adapter insbesondere mit dem Schweißabschnitt zum Zwecke der gegenseitigen Zentrierung der Fügepartner in die Aufnahmeöffnung eingesteckt werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird wahlweise ein im Querschnitt kreisrunder Adapter und/oder entsprechende Aufnahmeöffnung eingesetzt, um eine Justage der Fügepartner durch gegenseitige Verdrehung zu erlauben, oder eine Form mit einer geringeren Symmetrie, zum Beispiel ein rechteckiger Querschnitt, gewählt, um auch eine Justage hinsichtlich der Verdrehung der Fügepartner zueinander zu erreichen.
Wahlweise kann der Zentrierungsflächenabschnitt und zudem der erste und/oder der zweite Schweißabschnitt in einer Ebene senkrecht zur Fügerichtung ununterbrochen umlaufend ausgebildet sein, alternativ hierzu sind die benannten Abschnitte nur abschnittsweise vorgesehen. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die abschnittsweise ausgebildeten Zentrierungsflächenabschnitte bzw. Schweißabschnitte so verteilt sind, dass die Fügepartner in der Zentrierungsposition hinsichtlich der Zentrierungsrichtung zentriert und zugleich in einer Ausgleichsrichtung verschiebbar angeordnet sind. Diese Ausführungsform erlaubt, dass zumindest in der Ausgleichsrichtung die Fügepartner vor der Schweißung zueinander positioniert werden können, und dass die Justierung in Ausgleichsrichtung bis in die lagerichtige Endposition der Fügepartner nach der Schweißung erhalten bleibt.
Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist der erste Fügepartner als eine Stahlnocke oder ein Schaltmaul und der zweite Fügepartner als ein Leichtmetallgrundkörper, insbesondere mit einer wabenförmigen Struktur zur Erhöhung der Steifigkeit ausgebildet, welche zusammen beispielsweise eine Schaltbrücke, eine Schaltgabel der dergleichen bilden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des Getriebebauteils wie es zuvor beansprucht bzw. beschrieben wurde, wobei in einem Fügeschritt die Fügepartner miteinander verschweißt und wobei die Fügepartner während der Schweißung in Fügerichtung relativ zueinander bewegt werden.
Dadurch, dass die Schweißabschnitte der Fügepartner bevorzugt im Übermaß oder in Fügerichtung überlappend zueinander ausgelegt sind, umfasst der Fügeschritt eine Pressschweißung, die vorzugsweise zugleich als eine Widerstandsschweißung, insbesondere als eine Kondensatorentladungsschweißung ausgebildet ist. Bevorzugt werden die Fügepartner in einem Zentrierungsschritt durch die Zentrierungsmittel zueinander in nur einer oder allen Richtungen senkrecht zur Fügerichtung zueinander zentriert. Der zuvor offenbarten Weiterbildung der Erfindung folgend ist es bevorzugt, dass die Fügepartner vor dem Zentrierungsschritt durch die Führungsabschnitte vorzentriert werden. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Fügepartner insbesondere für einen Toleranzausgleich in einer Richtung senkrecht zu der Fügerichtung und zugleich senkrecht zu der Zentrierungsrichtung verschoben werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie den beigefügten Figuren der Erfindung. Dabei zeigen:
1 bis 4 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in verschiedenen Ansichten;
5 bis 9 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in verschiedenen Ansichten;
10 bis 12 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in verschiedenen Ansichten;
13 bis 15 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung in verschiedenen Ansichten;
16 bis 19 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung in verschiedenen Ansichten;
20 und 21 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in verschiedenen Ansichten.
Gleiche oder einander entsprechende Bezugszeichen bezeichnen jeweils die gleichen oder entsprechende Teile, Flächen oder Größen.
Die 1 zeigt in einer schematischen, dreidimensionalen Ansicht den Grundkörper 1 einer Schaltbrücke 8 (3) zur Übertragung von Schaltbewegungen von einer Schaltwalze (nicht dargestellt) auf eine Schaltgabel (nicht dargestellt).
Der Grundkörper 1 weist eine rohrförmige Schaltwellenaufnahme 2 zur Aufnahme einer Schaltwelle (nicht dargestellt) auf. Die Schaltwellenaufnahme 2 geht in einen in seitlicher Draufsicht ausgehend von der Schaltwellenaufnahme 2 verjüngenden Übertragungsabschnitt 3 über, welcher zur Stabilisierung wabenähnliche Diagonalstege 4 aufweist. An der auf der Seite der Schaltwellenaufnahme 2 angeordneten Frontseite zeigt der Grundkörper 1 eine Aufnahmeöffnung 5, in die zur Fertigstellung der Schaltbrücke 8 eine Stahlnocke 6 gemäß 2 eingeschweißt wird. An der gegenüberliegenden Seite weist der Grundkörper 1 ein Schaltmaul 7 auf, welches die Schaltgabel betätigt. Funktionell betrachtet werden Schalt- und/oder Wählbewegungen eines Getriebes (nicht dargestellt) von der Schaltwalze in den Stahlnocken 6 eingeleitet, über den Grundkörper 1 übertragen und durch das Schaltmaul 7 an die Schaltgabel weitergegeben. Der Grundkörper 1 ist als einstückiges Bauteil aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung und die Stahlnocke 6 als einstückiges Bauteil aus einem Stahlmaterial ausgebildet.
Zur Verschweißung von Grundkörper 1 und Stahlnocke 6 – nachfogend auch Fügepartner genannt – weisen diese jeweils eine speziell angepasste Fügegeometrie auf. Wie sich insbesondere aus der 2, einer seitlichen Draufsicht auf die Stahlnockke 6, und der 3, die die Schaltbrücke 8 in einer schematischen Querschnittsdarstellung in einer Ebene senkrecht zur Schaltwellenaufnahme 2 zeigt, ergibt, ist die Stahlnocke 6 aus einem Nockenbereich 9 und einem Adapter 10 gebildet. Der Adapter 10 weist einen ersten zylindermantelförmigen Schweißabschnitt 11 auf, an den sich ein Zentrierungsflächenabschnitt 12 anschließt. Der Zentrierungsflächenabschnitt 12 ist gegenüber dem ersten Schweißabschnitt 12 verjüngt und/oder gestuft ausgebildet, wobei sich die Funktionsflächen des ersten Schweißabschnitts 11 und des Zentrierungsflächenabschnitts 12 parallel zu einer Fügerichtung 13 erstrecken, in der die Fügepartner 1, 6 bei der Schweißung relativ zueinander bewegt werden.
Die Aufnahmeöffnung 5 weist im Trefenverlauf in Fügerichtung 13 zunächst einen trichterförmig ausgebildeten Führungsabschnitt 14 auf, welcher mit dem freien Ende des Adapters 10, der optional ebenfalls angefast sein kann, derart zusammenwirkt, dass die Stahlnocke 6 gegenüber der Aufnahmeöffnung 5 vorzentriert wird.
In Tiefenerstreckung in Fügerichtung 13 anschließend weist die Aufnahmeöffnung 5 einen zweiten Schweißabschnitt 15 auf, welcher nach dem Fügevorgang mit dem ersten Schweißabschnitt 11 verschweißt ist. Der Durchmesser des Adapters 10 im Bereich des Zentrierungsflächenabschnitts 12 ist dabei als Spielpassung gegenüber dem zweiten Schweißabschnitt 15 ausgebildet, so dass die Stahlnocke 6 nach der Vorzentrierung durch den Führungsabschnitt 14 für den Schweißvorgang lagerichtig in die Aufnahmeöffnung 5 bis zum Übergang zwischen Zentrierungsflächenabschnitt 12 und ersten Schweißabschnitt 11 eingesteckt werden kann.
Ausgehend von dieser Zentrierungsposition erfolgt in einem nächsten Schritt der eigentliche Schweißvorgang, wobei die Fügepartner 1 und 6 in Fügerichtung 13 miteinander verpresst und zugleich mittels Kondensatorentladungsschweißen verschweißt werden.
Die 4 zeigt die Schaltbrücke 8 im verschweißten Zustand in der gleichen Darstellung wie in 3, wobei der Stahlnocke 6 in seiner Endposition verschweißt angeordnet ist. Die nun in Bezug auf die Fügerichtung 13 in gleicher Höhe angeordneten ersten und zweiten Schweißabschnitte 11, 15 sind durch eine umlaufende zylindermantelförmige Schweißnaht 16 miteinander stoffschlüssig verbunden, die sich in Fügerichtung 13 erstreckt.
Die 5 bis 9 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei im Vergleich zu der Ausführungsform der 1 bis 4 der Zentrierungsflächenabschnitt 12 nicht als Verjüngung am freien Ende des Adapters 10, sondern als durchmesserverbreiterter Abschnitt im Eingangsbereich der Aufnahmeöffnung 5 angeordnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel zeigt der Adapter 10 einen konstanten Querschnittsdurchmesser, wobei optional am freien Ende die Randbereiche des Adapters 10 angefast sind. Die Aufnahmeöffnung 5 zeigt dagegen in einem ersten Bereich den Zentrierungsflächenabschnitt 12, dessen Wände parallel zu der Fügerichtung 13 ausgerichtet sind. Daran anschließend ist der zweite Schweißabschnitt 15 angeordnet, wobei der freie Durchmesser der Aufnahmeöffnung 5 im Bereich des zweiten Schweißabschnitts 15 kleiner als der Außendurchmesser des Adapters 10 im Bereich des ersten Schweißabschnitts 11 gewählt ist, so dass eine Übermaßpassung vorliegt. Beispielsweise ist bei einer oder der Übermaßpassung der Durchmesser der Aufnahmeöffnung 5 um ein bis fünf Zehntel Millimeter kleiner ausgebildet als der entsprechende Durchmesser des Adapters 10.
Die 10 bis 12 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Adapter 10 einen im Querschnitt rechteckigen Umriss aufweist und auch die Aufnahmeöffnung 5 rechteckig ausgeführt ist. Im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, in denen die Schweißabschnitte 11 und 15 ununterbrochen umlaufend angeordnet sind, sind bei dem dritten Ausführungsbeispiel die ersten Schweißabschnitte 11 nur auf gegenüberliegenden Seiten des Adapters 10 angeordnet, wohingegen die verbleibenden Seiten bei der weiteren Fertigung unverschweißt bleiben. Die rechteckige Aufnahmeöffnung 5 ist von den Dimensionen so ausgeführt, dass in einer Erstreckungsrichtung senkrecht zur Längserstreckung der Schaltwellenaufnahme 2 der freie Durchmesser als Übermaßpassung zu dem Adapter 10 im Bereich der ersten Schweißabschnitte 11 ausgebildet ist. In einer Richtung parallel zur Schaltwellenaufnahme 2 ist der Durchmesser deutlich größer als der korrespondierende Durchmesser des Adapters 10 ausgebildet, so dass – wie sich aus der 12 ergibt – der Adapter 10 in einer Toleranzrichtung 17 parallel zur Längserstreckung der Schaltwellenaufnahme 2 bei der Zentrierung verschiebbar eingesteckt ist.
Analog wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel weist der Adapter 10 einen Zentrierungsabschnitt 12 auf, der in Flächenerstreckung parallel zu der Fügerichtung 13 angeordnet ist und der jedoch den Stahlnocken 6 nur in der Zentrierungsrichtung senkrecht zur Längserstreckung der Schaltwellenaufnahme 2 zentriert. Alternativ kann der Zentrierungsabschnitt 12 analog wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel in der Aufnahmeöffnung 5 angeordnet sein.
Die 13 bis 15 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form einer Schaltgabel 18, deren Grundkörper aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet und die mittels einer weiteren Schaltwellenaufnahme 19 auf eine zweite, nicht dargestellte, Schaltwelle steckbar ist. Optional ist die Schaltgabel 18 zur Zusammenwirkung mit der Schaltbrücke 8 ausgebildet. Die Schaltgabel 18 weist zwei freie Gabelenden 20 und 21 sowie einen Schaltmaulbereich 22 auf, über den Schaltbewegungen in die Schaltgabel 18 eingeleitet werden. Der Schaltmaulbereich 22 umfasst einen einstückig an die Schaltgabel 18 angeformten Tisch 23, auf die ein Schaltmaulelement 24 aus Stahl in Fügerichtung 13 aufgesetzt und verschweißt wird. Das Schaltmaulelement 24 weist am freien Ende zwei Stege 25, 26 auf, welche den Kontaktbereich zu der Schaltbrücke 8 bzw. zu einem anderen schaltbewegungsübertragenden Bauteil bilden. Ferner umfasst das beispielsweise als gestanztes und gebogenes Stahlblech ausgebildete Schaltmaulelement 24 eine fensterartige Aufnahmeöffnung 5 zur Aufnahme eines an dem Tisch 23 einstückig angeformten Adapters 10.
Wie sich aus den Detailaufnahmen in den 14 und 15 ergibt, ist Aufnahmeöffnung 5 in Tiefenerstreckung in Fügerichtung 13 mit einem konstanten Profil ausgebildet, wobei die Innenwände des Aufnahmeausschnitts den ersten Schweißabschnitt 11 bilden.
Der Adapter 10 umfasst an seinem freien Ende Abstufungen in Form eines Zentrierungsflächenabschnitts 12 und einer Vorzentrierung 14, die analog zu den Abschnitten in den vorhergehenden Figuren ausgebildet sind. Der Zentrierungsflächenabschnitt 12 ist bei einer möglichen Ausführungsalternative umlaufend ausgebildet, so dass das Schaltmaulelement 24 in alle Richtungen zentriert wird, bei abgewandelten Ausführungsformen sind wieder nur zwei gegenüberliegende Flächen zum Verschweißen vorbereitet, so dass das Schaltmaulelement 24 nur in dieser Zentrierungsrichtung zentriert wird. Bei wieder anderen Ausführungsformen der Erfindung wird der Zentrierungsflächenabschnitt 12 in dem Schaltmaulelement 24 integriert.
Die 16 bis 19 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form einer weiteren Schaltgabel 18 aus Leichtmetall, wobei im Gegensatz zu dem vierten Ausführungsbeispiel der Adapter 10 als integraler Bestandteil des Schaltmaulelements 24 in Form eines Abschnitts mit recheckiger Grundfläche ausgebildet ist. Der Tisch 23 weist als Aufnahmeöffnung 5 vier Eckstege 27 auf, die so angeordnet sind, dass der Adapter 10 an zwei gegenüberliegenden Seitenwänden mit den Eckstegen 27 verschweißt wird und an den anderen zwei Seitenflächen unfixiert bleibt. Für die Zentrierung weisen die Eckstege 27 Zentrierungsabschnitte 12 auf, die analog zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ausgebildet und angeordnet sind. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, das Schaltmaulelement 24 bei der Zentrierung in der Toleranzrichtung 17 einzustellen.
Die 20 und 21 zeigen ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form einer Schaltbrücke 8, welche strukturell analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist und in der 20 in einer schematischen Querschnittsdarstellung gezeigt ist. Die Schaltbrücke 8 umfasst einen Grundkörper 1 aus einer Aluminiumlegierung, der an seinem in 20 linken Endabschnitt eine Schaltwellenaufnahme 2 und einen in eine Aufnahmeöffnung 5 eingesetzten, einstückigen Stahlnocke 6 mit einem Adapter 10 umfasst. An dem anderen freien Ende der Schaltbrücke ist ein Schaltmaul 7 angeformt.
Die 21 zeigt in einer stark schematisierten Weise den Ausschnitt X in der 20, um die Art der Verbindung zwischen Stahlnocken 6 bzw. Adapter 10 und dem Grundkörper 1 nochmals zu illustrieren. In der 21 ist im Fügebereich auf der linken Seite der Adapter 10 mit durchgezogener Linie und die Aufnahmeöffnung 5 mit durchbrochener Linie dargestellt. Auf der rechten Seite des Fügebereichs ist dagegen die Aufnahmeöffnung 5 mit durchgezogener Linie und der Adapter 10 mit gestrichelter Linie gezeigt. Wie sich dementsprechend am besten auf der linken Seite zeigt, weist der Adapter 10 zunächst einen zylindermantelförmigen, ersten Schweißabschnitt 11 auf, der über eine Abstufung in den ebenfalls zylindermantelförmigen Zentrierungsflächenabschnitt 12 übergeht. Anhand der Fügegeometrie auf der rechten Seite kann abgelesen werden, dass die Aufnahmeöffnung 5 zunächst einen trichterförmigen oder angefasten Führungsabschnitt 14 aufweist, der eine kegelstumpfförmige Fläche bildet, und dann in einen zylindermantelförmigen, zweiten Schweißabschnitt 15 übergeht. Der freie Durchmesser der Aufnahmeöffnung 5 im Bereich des zweiten Schweißabschnitts 15 ist als Spielpassung zu dem Adapter 10 im Bereich des Zentrierungsflächenabschnitts 12 ausgebildet, so dass der Stahlnocken 6 zunächst nur in die Aufnahmeöffnung zentrierend eingesteckt wird, wobei der Zentrierungsvorgang durch den Führungsabschnitt 14 unterstützt wird. Während des eigentlichen Schweißvorgangs über eine Kondensatorentladungsschweißung wird die Stahlnocke 6 in Fügerichtung 13 in die Aufnahmeöffnung 5 gepresst, wobei das zwischen ersten Schweißabschnitt 11 und zweitem Schweißabschnitt 15 überlappend angeordnete Übermaßmaterial 28 aufgeschmolzen und als Verbindungsmaterial genutzt wird.

1: Grundkörper
2: Schaltwellenaufnahme
3: Übertragungsabschnitt
4: Diagonalstege
5: Aufnahmeöffnung
6: Stahlnocke
7: Schaltmaul
8: Schaltbrücke
9: Nockenbereich
10: Adapter
11: erster Schweißabschnitt
12: Zentrierungsflächenabschnitt
13: Fügerichtung
14: Führungsabschnitt
15: zweiter Schweißabschnitt
15: Aufnahmeausschnitt
16: Schweißnaht
17: Toleranzrichtung
18: Schaltgabel
19: Schaltwellenaufnahme
20, 21: Gabelende
22: Schaltmaulbereich
23: Tisch
24: Schaltmaulelement
25, 26: zwei Stege
27: Eckstege
28: Übermaßmaterial

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 60118263 [0005]
- DE 2500666 [0006]
- DE 10125450 A1 [0007]

Claims

Getriebebauteil (8, 18) mit einem ersten Fügepartner (6) aus Stahl, der einen ersten Schweißabschnitt (11) umfasst, und mit einem zweiten Fügepartner (1) aus einem Leichtmetall, der einen zweiten Schweißabschnitt (15) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügepartner (1, 6) über den ersten und den zweiten Schweißabschnitt (11, 15) unmittelbar mittels eines Schweißbereichs (16) miteinander verbunden und/oder verbindbar sind, wobei die Fügepartner (11, 15) derart ausgebildet sind, dass die Fügepartner (11, 15) während der gegenseitigen Verschweißung zur lagerichtigen Endpositionierung in einer Fügerichtung (13) relativ zueinander zu bewegen sind, so dass der resultierende Schweißbereich (16) in Fügerichtung verläuft.
Getriebebauteil (8, 18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügepartner Zentrierungsmittel zur gegenseitigen Zentrierung vor der Schweißung in mindestens einer Zentrierungsrichtung senkrecht zur Fügerichtung (13) aufweisen und die Zentrierungsmittel einen Zentrierungsflächenabschnitt (12) auf einem der Fügepartner und einen Anlageflächenabschnitt auf dem anderen Fügepartner umfassen, wobei der Zentrierungsflächenabschnitt (12) und/oder der Anlageflächenabschnitt parallel zu der Fügerichtung (13) ausgerichtet ist bzw. sind.
Getriebebauteil (8, 18) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierungsmittel einen Führungsabschnitt (14) aufweisen, der auf einem oder auf beiden der Fügepartner (1, 6) angeordnet und derart ausgerichtet ist, dass die Fügepartner in der Zentrierungsrichtung vorzentriert werden.
Getriebebauteil (8, 18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zentrierungsflächenabschnitt (12) und Anlageflächenabschnitt bei der Zentrierung in der Zentrierungsrichtung mit Spielpassung angeordnet sind.
Getriebebauteil (8, 18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erster Schweißabschnitt (11) und zweiter Schweißabschnitt (15) insbesondere in Zentrierungsrichtung im unverschweißten Zustand der Fügepartner eine Übermaßpassung aufweisen.
Getriebebauteil (8, 18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügepartner (1, 6) ausgebildet sind, so dass die Zentrierung nur in eine Zentrierungsrichtung erfolgt und in einer dazu senkrechten Toleranzrichtung (17) eine gegenseitige Verschiebung zur Toleranzanpassung ermöglicht ist.
Getriebebauteil (8, 18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder der zweite Fügepartner (1, 6) einen Adapter (10) umfasst, wobei der Adapter (10) in Fügerichtung (13) den ersten bzw. zweiten Schweißabschnitt (11, 15) und den Zentrierungsflächenabschnitt (12) aufweist, wobei der Durchmesser senkrecht zur Fügerichtung (13) des ersten bzw. zweiten Schweißabschnitts (11, 15) größer als der Durchmesser senkrecht zur Fügerichtung (13) des Zentrierungsabschnitts (12) ausgebildet ist.
Getriebebauteil (8, 18) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite oder der erste Fügepartner eine Aufnahmeöffnung (5) aufweist, wobei die Aufnahmeöffnung in Tiefenerstreckung zumindest abschnittsweise als zweiter bzw. erster Schweißabschnitt (15, 11) ausgebildet ist und wobei der freie Durchmesser senkrecht zur Fügerichtung (13) im Bereich des zweiten bzw. ersten Schweißabschnitts (15, 11) größer als der korrespondierende Durchmesser des Zentrierungsflächenabschnitts (12) und kleiner als der korrespondierende Durchmesser des ersten bzw. zweiten Schweißabschnitts (11, 15) ausgebildet ist.
Getriebebauteil (8, 18) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder der zweite Fügepartner (1, 6) einen Adapter (10) umfasst, wobei der Adapter (10) den ersten bzw. zweiten Schweißabschnitt (11, 15) aufweist.
Getriebebauteil (8, 18) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite oder der erste Fügepartner (6, 1) eine Aufnahmeöffnung (5) aufweist, wobei die Aufnahmeöffnung in Tiefenerstreckung den Zentrierungsflächenabschnitt (12) und den zweiten bzw. ersten Schweißabschnitt (15, 11) aufweist, wobei der Durchmesser senkrecht zur Fügerichtung des ersten bzw. zweiten Schweißabschnitts (11, 15) kleiner als der freie Durchmesser senkrecht zur Fügerichtung im Bereich des Zentrierungsflächenabschnitts (12) und/oder größer als der freie Durchmesser senkrecht zur Fügerichtung im Bereich des zweiten bzw. ersten Schweißabschnitts (15, 11) ausgebildet ist.
Getriebebauteil (8, 18) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (10) und/oder die Aufnahmeöffnung (5) einen kreisrunden oder einen rechteckigen Querschnitt in einer Ebene senkrecht zur Fügerichtung (13) aufweist.
Getriebebauteil (8, 18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierungsflächenabschnitt (12) und zudem der erste und/oder der zweite Schweißabschnitt (11, 15) in einer Umlaufrichtung in einer Ebene senkrecht zur Fügerichtung (13) nur abschnittsweise und/oder unterbrochen vorgesehen sind.
Getriebebauteil (8, 18) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die abschnittsweise ausgebildeten Zentrierungsflächenabschnitte (12) bzw. Schweißabschnitte (11, 15) so verteilt sind, dass die Fügepartner in der Zentrierungsposition in der Zentrierungsrichtung zentriert und in einer Ausgleichs- oder Toleranzrichtung (17) bewegbar sind.
Getriebebauteil (8, 18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Übertragung von Schalt- und/oder Wählbewegungen, insbesordere als Schaltbrücke (8) oder Schaltgabel (18), ausgebildet ist,
Getriebebauteil (8, 18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fügepartner (6) als Stahlnocke oder Schaltmaul und/oder der zweite Fügepartner als Leichtbaugrundkörper (1) ausgebildet ist
Verfahren zur Herstellung des Getriebebauteils (8, 18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügepartner (1, 6) in einem Fügeschritt miteinander verschweißt werden, wobei die Fügepartner während der Schweißung in Fügerichtung (13) relativ zueinander bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügeschritt eine Pressschweißung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügeschritt eine Widerstandsschweißung, insbesondere eine Kondensatorentladungsschweißung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügepartner in einem Zentrierungsschritt vor dem Fügeschritt durch die Zentrierungsmittel zueinander zentriert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügepartner vor dem Zentrierungsschritt durch den oder die die Führungsabschnitte (14) vorzentriert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügepartner – insbesondere für einen Toleranzausgleich – in einer Richtung senkrecht zu der Fügerichtung (13) und senkrecht zu der Zentrierungsrichtung verschoben werden.