DE102016203065A1

DE102016203065A1 - Schaltwalze für ein Fahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE102016203065A1
Application number: DE102016203065.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Schneeweis
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2016-08-18

Abstract

Schaltwalze (1) für ein Kraftfahrzeuggetriebe aus Kunststoff mit einem Grundkörper (4) und einem Mantelkörper (5), der Kurvenbahnen (6) für Schaltgabeln bildet, wobei der Grundkörper (4) aus einem faserhaltigen Werkstoff gebildet ist und der Mantelkörper (5) aus einem faserlosen Werkstoff gebildet ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Schaltwalze zur Übertragung von Schalt- und/oder Wählbewegungen auf ein Fahrzeuggetriebe, insbesondere auf ein Zahnräderwechselgetriebe, wobei die Schaltwalze einen Grundkörper und einen Mantelkörper aufweist.
Schaltwalzen dienen zur Übertragung von Schalt- und/oder Wählbewegungen, wobei durch ein Drehen oder Schwenken der Schaltwalze um die eigene Längsachse über fest in bzw. an der Schaltwalze angeordnete Führungsflächen ein Mitnehmer in axialer Richtung geführt wird, um die Schalt- oder Wählbewegung an ein Getriebe zu übertragen. Beispielsweise werden derartige Schaltwalzen zum Schalten von Getrieben, insbesondere Zahnräderwechselgetrieben von Fahrzeugen wie Motorrädern eingesetzt.
Aus der Offenlegungsschrift DE 195 25 834 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von in Getrieben einsetzbaren Schaltungsteilen bekannt, wobei vorgeschlagen wird, die Schaltungsteile aus einem hochmolekular vernetzenden Kunststoff herzustellen. Vorteile werden hierbei in der kostengünstigen Herstellung und dem geringen Gewicht der Schaltungsteile gesehen. Als Beispiele für derartige Schaltungsteile werden Schaltgabeln, Schaltklauen oder Schalthebel vorgeschlagen. Nachteilig an derartigen Kunststoffschaltungsteilen ist, dass sie eine im Vergleich zu Metallbauteilen deutlich reduzierte Festigkeit aufweisen.
Die Offenlegungsschrift DE 195 28 460 A1 zeigt eine Schaltwalze mit einem Schaltwalzenhauptkörper aus Kunststoff. Diese Schaltwalze umfasst Einzelelemente mit Seitenflächen, wobei die Seitenflächen jeweils ein korrespondierendes Flächenpaar bilden, welches eine Schaltnut zur axialen Führung eines Mitnehmers formen. Auch die so hergestellte Schaltwalze weist keine ausreichende Festigkeit auf.
Die Offenlegungsschrift DE 196 04 885 A1 betrifft eine Schaltwelle zum Schalten von Funktionen von Geschwindigkeitswechselgetrieben, wobei die Schaltwelle mehrere radial weisende Arme aufweist, die mit Schalteinrichtungen des Getriebes kommunizieren. Die Schaltwelle ist aus Metall ausgebildet und teilweise mit Kunststoff umspritzt. Nachteilig an einer Metall-/Kunststoffverbundfertigung ist, dass die Werkstoffe ein deutlich unterschiedliches Wärmeausdehnungsverhalten zeigen. Es ist daher schwierig, die Festigkeit bei allen im Betriebsbereich vorgesehenen Temperaturen sicherzustellen
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltwalze zu entwerfen, welche ein geringes Gewicht aufweist, gute Festigkeitseigenschaften bei wechselnden Betriebstemperaturen aufweist und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Schaltwalze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Erfindungsgemäß weist die Schaltwalze einen Grundkörper und einen Mantelkörper auf, die aus unterschiedlichen Kunststoffen hergestellt sind. Die Schaltwalze ist damit aus einem Verbundwerkstoff hergestellt. Dadurch dass beide Materialien Kunststoffe sind, weisen sie einen vergleichbaren thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, so dass sich die Bauteile bei unterschiedlichen Temperaturen nicht voneinander lösen.
Der Grundkörper besteht aus einem faserhaltigen Kunststoff. Durch den faserverstärkten Kunststoff kann die Festigkeit im Vergleich zu einem faserlosen Kunststoff signifikant verstärkt werden. Dazu kann der Werkstoff lange Fasern aufweisen. Die Fasern können beispielsweise als Kohlefasern oder Glasfasern ausgebildet sein.
Der Mantelkörper umgibt den Grundkörper zumindest in den Bereichen, in denen die Schaltwalze mit nebengeordneten Schaltelementen in Eingriff kommt. Dadurch ist der faserhaltige Grundkörper vor direktem Kontakt geschützt, so dass keine erhöhte Abrasion erfolgt, weil die Schaltelemente nicht quer zur Faserrichtung unmittelbar auf den Grundkörper einwirken können. An den Kontaktflächen der Schaltelemente tritt daher kein erhöhter Verschleiß auf.
Der Mantelkörper ist aus einem faserlosen Kunststoff hergestellt. Dazu kann der Grundkörper beispielsweise mit einer Matrix aus Kunststoff umspritzt werden, wobei beim Umspritzen Kurvenbahnen für die nebengeordneten Schaltelemente hergestellt werden.
Vorzugsweise ist der Grundkörper als eine zylindrische Hülse ausgebildet. Der Grundkörper weist dann bevorzugt einen kreiszylindrischen Querschnitt und eine konstante Dicke auf.
Der Grundkörper weist in einer Ausbildung eine faserhaltige Schicht auf, in der die Fasern gleich gerichtet sind. In einer anderen Ausbildung weist der Mantelkörper mehrere derartiger Schichten auf, deren Faserorientierung in jeweils unterschiedliche Richtungen erfolgt. So kann eine Schicht axial gerichtet sein und eine andere 45° versetzt dazu. Damit können auch schräg eingeleitete Kräfte wirksam abgestützt werden. Die einzelnen Schichten können unterschiedlich oder gleich dick ausgebildet sein.
Die Fasern sind in einer Ausbildung der Erfindung teilweise oder vollständig als Kohlefasern ausgebildet. Die Fasern können auch teilweise oder vollständig als Glasfasern ausgebildet sein.
Der Mantelkörper und der Grundkörper können unterschiedliche Dicken aufweisen. So ist in einer Ausbildung vorgesehen, dass der radial außen angeordnete Teil des Mantelkörpers außerhalb der Kurvenbahnen eine größere Dicke aufweist als der Grundkörper. Der Grundkörper kann wiederum eine größere Dicke aufweisen als der in der Regel gleichmäßig belastete radial innere Teil des Mantelkörpers.
Vorzugsweise umhüllt der Mantelkörper den Grundkörper komplett, so dass dieser gekapselt und vor äußeren Einflüssen geschützt ist. Alternativ ist der Grundkörper nur an den Bereichen, die mit anderen Bauteilen in Kontakt stehen, vom Mantelkörper bedeckt. Dadurch kann die Vorrichtung leichter bauen.
Als Werkstoff für den Mantelkörper ist in einer Ausbildung PA46 vorgesehen. Vorzugsweise wird der Mantelkörper hergestellt, indem der Grundkörper umspritzt wird. Beim Umspritzen können Pins, Kurvenbahnen und andere Funktionselemente in die Mantelfläche eingebracht werden.
Um den Gedanken der Erfindung zu verdeutlichen, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass eine Kunststoffführungsfläche eine Kurvenbahn beschreibt, auf die der Mitnehmer geführt wird. Entlang der Kurvenbahn ändert sich aufgrund der Führung durch die Kunststoffführungsfläche die axiale Position des Mitnehmers.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Schaltwalze mindestens zwei der Kunststoffführungsflächen auf, welche gemeinsam einen Schalt- und/oder Wähl-kanal und/oder -steg für den Mitnehmer bilden. Für den Fall eines Schalt- und/oder Wählkanals ist der Mitnehmer beispielsweise als ein Mitnehmerfinger ausgebildet, welcher in den Kanal eingreift. Bei einer Ausführung als Schalt- und/oder Wählsteg ist der Mitnehmer zum Beispiel als eine Gabel realisiert, welche den Steg beidseitig umgreift. Sowohl Steg als auch Kanal verlaufen entlang der Kurvenbahn.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind die zwei Kunststoffführungsflächen zueinander zugewandt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Segmentscheiben im Bereich der axialen Projektion der Kunststoffführungsflächen parallel zu der Kurvenbahn verlaufend ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, mehrere Kurvenbahnen auf einer Schaltwalze mit geringem axialen Abstand zueinander zu positionieren, da die Steigungen der Kurvenbahnen in axialer Richtung zueinander in Umlaufrichtung versetzt angeordnet werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigt:
1 einen Längsschnitt durch eine Schaltwalze.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt in einem Längsschnitt eine Schaltwalze 1, welche ausgebildet ist, durch eine Drehung oder Verschwenkung um deren Längsachse 2 einen nur gestrichelt dargestellten Mitnehmer 3 in axialer Richtung, also in Richtung oder Gegenrichtung der Längsachse 2 zu verschieben.
Die Schaltwalze 1 bildet ein Zwischenglied zur Übertragung von Schalt- bzw. Wählbewegungen, insbesondere von einem Fuß- oder Handschalthebels eines Motorrads zu einem Getriebe des Motorrads.
Die Schaltwalze 1 weist einen Grundkörper 4 auf, welcher aus einem faserhaltigen Kunststoff ausgebildet ist und auf dem zur Bildung einer Kurvenbahn zur Führung des Mitnehmers 3 ein Mantelkörper 5 angeordnet ist.
Der Mantelkörper 5 besteht aus einem faserlosen Kunststoff und weist Kurvenbahnen 6 auf, von denen vorliegend lediglich eine dargestellt ist. Der Mantelkörper 5 weist einen radial außen vom Grundkörper 4 angeordneten Außenteil 8 und einen radial innen vom Grundkörper 4 angeordneten Innenteil 7 auf. Der Grundkörper 4 ist als ein kreiszylindrisches Rohr ausgebildet, das einen konstanten Durchmesser ohne radiale Erhebungen aufweist.
Radial innen liegend vom Grundkörper 4 weist der Innenteil 7 ebenfalls eine konstante Radialstärke auf, die geringer ist als die des Grundkörpers 4.
Der Außenteil 8 weist an seiner nach außen gerichteten Oberfläche Kurvenbahnen 6 auf, die als Führungsnuten für Mitnehmer 4 einer Schaltgabel ausgebildet sind. Bei einer Drehung der Schaltwalze 1 werden die Mitnehmer 3 axial geführt und bei vorbestimmten Drehwinkeln gemäß der Kurvenbahngeometrie axial verschoben. Die Führungsnut 9 weist in dem gezeigten Längsschnitt einen rechteckigen freien Querschnitt auf, in dem der Mitnehmer 3 in axialer Richtung geführt wird.
Bei der in der 1 gezeigten Ausführungsform ist der freie Innendurchmesser der Schaltwalze 1 größer ausgebildet als ihre radiale Dicke. Dadurch baut die Schaltwalze 1 leicht.
Die einzelnen Kunststofflagen sind stoffschlüssig miteinander verbunden.
Bezugszeichenliste

1: Schaltwalze
2: Längsachse
3: Mitnehmer
4: Grundkörper
5: Mantelkörper
6: Kurvenbahn
7: Innenteil
8: Außenteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19525834 A1 [0003]
DE 19528460 A1 [0004]
DE 19604885 A1 [0005]

Claims

Schaltwalze (1) für ein Kraftfahrzeuggetriebe aus Kunststoff mit einem Grundkörper (4) und einem Mantelkörper (5), der Kurvenbahnen (6) für Schaltgabeln bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) aus einem faserhaltigen Werkstoff gebildet ist und dass der Mantelkörper (5) aus einem faserlosen Werkstoff gebildet ist.
Schaltwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelkörper (5) den Grundkörper (4) von außen umschließt.
Schaltwalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelkörper den Grundkörper (4) radial vollständig einschließt.
Schaltwalze nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelkörper (5) durch Umspritzen des Grundkörpers gebildet ist.
Schaltwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) Glasfasern oder Kohlefasern aufweist.
Schaltwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) aus Glasfaser oder aus Kohlefaser besteht.
Schaltwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) eine konstante Dicke aufweist.
Schaltwalze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) und der zum Grundkörper radial innen angeordnete Innenteil (7) des Mantelkörpers (5) eine konstante Dicke aufweisen, wobei die radiale Dicke des Grundkörpers (4) größer ist als die Dicke des Innenteils (7) und kleiner ist als die radiale Dicke des zum Grundkörper radial außen angeordneten Außenteils (8) des Mantelkörpers (5) im Bereich außerhalb der Kurvenbahnen (6).
Schaltwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelkörper (5) aus einer Kunststoffmatrix besteht.