DE102011055799A1

DE102011055799A1 - Schaltdeckel für ein Kraftfahrzeug-Getriebe und ein Verfahren zur Herstellung dessen

Info

Publication number: DE102011055799A1
Application number: DE201110055799
Authority: DE
Inventors: Norbert Bleicher; Carsten Fuchs; Karsten Schäfer; Andreas Hesse
Original assignee: Koki Technik Transmission Systems GmbH
Current assignee: Koki Technik Transmission Systems GmbH
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-05-29
Also published as: CN103946592A; CN103946592B; WO2013079414A1; IN2014MN01032A

Abstract

Schaltdeckel für ein Kraftfahrzeug-Getriebe – bestehend aus einem Arretierbereich (2) und – einem Abdeckbereich (1), wobei der Arretierbereich (2) aus einem Metall-Werkstoff besteht, wobei der Abdeckbereich (1) aus einem Kunststoff besteht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaltdeckel für ein Kraftfahrzeug-Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren nach Anspruch 10.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Arten von Schaltdeckeln für ein Kraftfahrzeug-Getriebe bekannt und gebräuchlich.
Alle diese Schaltdeckel sind einstückig aus einem Metall-Werkstoff hergestellt. Die Herstellung erfolgt in der Regel durch Metallgießen.
Anschließend müssen diese Schaltdeckel aufwändig und manuell fertig bearbeitet werden. Dies hat den Nachteil einer langen Herstellungsdauer und birgt die Gefahr von Ungenauigkeiten bei der manuellen Bearbeitung. Ein weiterer Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Schaltdeckel für Kraftfahrzeug-Getriebe ergibt sich aus dem Umstand, dass das Gewicht des Getriebes auch durch die in Metall ausgeführten Schaltdeckel unnötig erhöht wird, was einen Anstieg des Kraftstoffverbrauchs zur Folge hat. Darüber hinaus kann es bei der Verwendung von Schaltdeckeln in Metall unter bestimmten Umständen zu Problemen der Kontaktkorossion zwischen Getriebegehäuse und Schaltdeckel kommen.
Ausserdem sind im Stand der Technik wiederum einstückig aus Kunststoff hergestellte Schaltdeckel bekannt. Nachteilig an dem einstückig aus Kunststoff hergellten Schaltdeckel ist der Umstand, dass beispielsweise Arrteierungshülsen in dem Arretierbereich nicht als Presshülsen eingesetzt werden können, was wiederum generell die Funktionstüchtigkeit des Schaltdeckels beeinträchtigt und den Einsatzbereich einschränkt.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung liegt unter anderem darin, die Nachteile des Standes der Technik zu beheben und hierbei einen Schaltdeckel für ein Kraftfahrzeug-Getriebe zur Verfügung zu stellen, das unter Gewichtseinsparung gleichbleibende oder bessere Qualitäten aufweist und dabei zügiger und einfacher hergestellt werden kann.
Lösung der Aufgabe
zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Ein erfindungsgemäßer Schaltdeckel kommt in einem Kraftfahrzeug-Getriebe zum Einsatz. Als Kraftfahrzeug kommen hier alle Boden-, Luft- und Seefahrzeuge in Betracht. Der Schaltdeckel ist der Bereich eines Kraftfahrzeug-Getriebes, welche auf dem Getriebekasten aufsitzt und beispielsweise ein Lager einer Schaltwelle aufnimmt.
Ein erfindungsgemäßer Schaltdeckel weist einen Arretierbereich und einen Abdeckbereich auf.
Der Arretierbereich dient beispielsweise der Aufnahme oder Verbindung mit einem Schaltgestänge oder je nach Getriebe auch der Arretierkugel. Das Schaltgestänge besteht regelmäßig aus Schaltgabeln, Schaltsegmenten die um die Schaltwelle angeordnet sind.
Der erfindungsgemäße Arretierbereich ist aus einem Metall-Werkstoff hergestellt. Aufgrund seiner vorteilhaften Eigenschaften wird bevorzugt Aluminium als Metall-Werkstoff eingesetzt. Vorteilhaft hierbei ist eine relativ hohe Festigkeit bei relativ geringem Gewicht.
Der Abdeckbereich ist der dem Schaltgestänge und damit dem Arretierbereich abgewandte Abschnitt des Schaltdeckels, welcher regelmäßig der Aufnahme für einen Wählhebel dient. Neben der Aufnahme für einen Wählhebel weist der Abdeckbereich erfindungsgemäß auch einen Durchbruch für das Durchführen der Schaltwelle aus dem Getriebe heraus auf. Dieser Durchbruch muss geeignet sein zur Aufnahme eines Dichtringes, welcher beim Durchführen der Schaltwelle einen luft- und flüssigkeitsdichten Schluss der Schaltwelle mit dem Abdeckbereich ermöglicht.
Erfindungsgemäß besteht der Abdeckbereich aus einem Kunststoff. Grundsätzlich kommen hierbei alle Kunststoffe in Frage, welche die Festigkeit und Haltbarkeit aufweisen, um den entsprechenden Bauteile-Anforderungen an einen Abdeckbereich gerecht zu werden. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Polyamid (PA) insbesondere das PA 66 mit Faserverstärkung. Als weitere Kunststoffe kommen hier beispielhaft aber nicht abschließend auch folgende Kunststoffe in Betracht:

– Polypropylen (PP)
– Polyethylen (PE)
– Polymethylmethacrylat (PMMA)
– Celluloseacetat (CA)
– Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)
– Polycarbonat (PC)

Die endgültige Auswahl darüber, welcher Kunststoff letztendlich geeignet ist, obliegt der Auswahl des Fachmanns, welcher unter Berücksichtigung der Bauteile-Anforderungen und in Abstimmung mit dem jeweiligen Kraftfahrzeug-Getriebe eine Auswahl eines Kunststoffs trifft.
In einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Kunststoff um einen Mehrkomponentenkunststoff oder 2K-Kunststoff. Hierbei entstehen Teile mit ineinander verlaufenden Komponenten. Ein solcher Mehrkomponentenkunststoff wird im so genannten Mehrkomponenten-Verfahren hergestellt. Das bedeutet im Einzelnen, dass unterschiedliche Kunststoffe wie zum Beispiel bei Hart-Weich-Verbindungen in einem Teil verarbeitet werden. Vorteilhaft bei einem Mehrkomponentenkunststoff ist der Umstand, dass beispielsweise Dichtungen, welche auf der Unterseite des Abdeckbereich bisher aufwändig montiert oder mit Dichtmittelauftrag im Bereich der Flanschfläche abgedichtet wurden, nun gemeinsam mit dem Abdeckbereich im Mehrkomponenten-Herstellungsverfahren zur Verfügung gestellt werden kann. Dies führt zu einer Kostenreduktion und einem längeren Lebenszyklus.
Beim Mehrkomponenten-Verfahren gibt es verschiedene Arten des Spitzgießens, denen allen gemeinsam ist, dass Sprtitzgießmaschinen mit zwei oder auch mehreren Spritzeinheiten aber gegebenenfalls nur einer Schließeinheit benötigt werden. Die Spritzeinheiten müssen harmonierend arbeiten aber immer unabhängig voneinander steuerbar sein. Die Komponenten können durch eine Spezialdüse eingespritzt und an verschiedenen Stellen ins Werkzeug eingebracht werden. Die Kunststoffe können unterschiedlich sein, sollten jedoch eine gewisse Haftung zueinander aufweisen wie beispielsweise PP und PE, PMMA und PS, CA und ABS oder PC und ABS.
Erfindungsgemäß weist der Arretierbereich ein Funktionselement zur besseren Verbindbarkeit mit dem Abdeckbereich auf. Das Funktionselement ist in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Krag-Arm zum Anspritzen von Kunststoff. Der Krag-Arm ist derart gestaltet, dass der von dem Arretierbereich als eine Ecke abragt, wobei die Ecke in ihrem Innenbereich einen Freiraum aufweist, so dass der Krag-Arm beim Anspritzen des Kunststoffs durch den Kunststoff umgriffen ist. Der Kunststoff bildet hier einen Bügel, welcher einen Teil des Krag-Arms umgreift. Hierdurch wird vorteilhaft eine einfache und feste Verbindung zwischen dem Arretierbereich und dem Abdeckbereich geschaffen. Das bedeutet auch, dass eine einfache Möglichkeit des Herstellungsverfahrens vorteilhaft ermöglicht wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel stellt sich das Funktionselement als ein Absatz dar, welcher von einem Ausleger abragt und bei der Verbindung mit dem Abdeckbereich durch den Bügel umgriffen werden kann.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Krag-Arme ist derart ausgeführt, dass ausgehend von einem Ausleger des Arretierbereichs Krag-Arme sternenförmig abragen und so gestaltet sind, dass der Abdeckbereich angespritzt ist. Sternenförmig bedeutet hierbei ein in Strahlen vom Zentrum des Auslegers abgehende Materialbereiche, welche im wesentlichen in einem Winkel von 90° vom Arretierbereich abragen. Dies ist vorteilhaft, da bei einem solchen sternenförmigen Abragen die Übertragung der Kräfte vom Arretierbereich auf den Abdeckbereich besonders vortilhaft von Statten gehen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Abdeckbereich außerdem eine Befestigungsöffnung an ein Getriebegehäuse auf. Bei der Befestigungsöffnung handelt es sich regelmäßig um zylindrische Durchbrüche in der Fläche des Abdeckbereichs. Die Befestigungsöffnungen sind geeignet zur Aufnahme beispielsweise von Schrauben oder anderen Befestigungsmitteln, welche dazu dienen den Abdeckbereich mit dem übrigen Getriebegehäuse zu verbinden.
In den Befestigungsöffnungen wiederum sind Buchsen eingebracht. Zumindest zwei dieser Buchsen ragen dabei aus der Befestigungsöffnung derart heraus, alsdass sie beim Aufsetzen des erfindungsgemässen Schaltdeckels auf das Getriebegehäuse in entsprechende Ausnehmungen des Getriebegehäuses greifen und dadurch eine gewünschte und definierte Zentrierung des Schaltdeckels auf dem Getriebegehäuse bewirken und somit eine einfache und präzise Montage vorteilhaft bewirken.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines Schaltdeckels weist außerdem im Arretierbereich einen Ausleger für Bauteile der Arretierung auf. Als Bauteile der Arretierung kommen hier die Schaltwelle und das mit der Schaltwelle verbundene Schaltgestänge in Betracht. Vorteilhaft hierbei ist, dass die wesentlichen festigkeits- und toleranzbestimmenden Funktionen in einem Bauteil, dem Ausleger, zusammengefasst sind.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Ausleger eine Passbohrung für eine Arretierungshülse auf. Die Passbohrung ermöglicht ein einfaches Verbinden Arretierungshülse mit dem Ausleger und somit auch mit dem Arretierbereich.
Ein bevorzugtes Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen Schaltdeckel gestaltet sich in der Art, dass zunächst der Arretierbereich aus einem Metall-Werkstoff gegossen wird, um anschließend den hergestellten Arretierbereich mechanisch nachzubearbeiten und zuletzt an den Arretierbereich den Abdeckbereich anzuspritzen.
Das Spritzgießen ist ein Verfahren, das hauptsächlich in der Kunststoffverarbeitung eingesetzt wird. Mit diesem Verfahren lassen sich wirtschaftlich direkt verwendbare Bauteile in großer Stückzahl herstellen. Dazu wird mit einer Spritzgießmaschine der jeweilige Kunststoff in einer Spritzeinheit plastifiziert und in ein Spritzgießwerkzeug eingespritzt. Hierbei werden sehr viel höhere Genauigkeiten erreicht, als dies beispielsweise bei der Herstellung mit Metall-Werkstoffen der Fall ist. Dadurch wiederum verringert sich vorteilhaft die Nachbearbeitungszeit oder kann unter Umständen komplett entfallen.
Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus folgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dieses Ausführungsbeispiel ist in verschiedenen Figuren dargestellt. Dabei zeigt
1 eine Ansicht von schräg oben auf den erfindungsgemäßen Schaltdeckel;
2 eine Ansicht von schräg unten auf den Schaltdeckel nach 1;
3 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Arretierbereich;
4 eine schematische Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Arretierbereich;
5 eine schematische Ansicht von schräg unten auf einen Abdeckbereich.
Grundsätzlich sollen Merkmale mit gleicher Bezeichnung und gleicher Bezugsziffer in verschiedenen Figuren jeweils auf die Offenbarung der anderen Figuren rückbezogen sein, sodass keine Wiederholung aller Merkmale mit den entsprechenden Bezugsziffern bei jeder einzelnen Figur notwendig ist. Abweichende Merkmale in verschiedenen Ausführungsbeispielen werden gesondert mit anderen Bezugsziffern versehen.
1 zeigt einen Schaltdeckel S. Dieser Schaltdeckel S besteht aus einem Abdeckbereich 1 und einem Arretierbereich 2. Der Abdeckbereich 1 ist erfindungsgemäß aus Kunststoff ausgeführt. Der Arretierbereich 2 ist aus einem Metall-Werkstoff ausgeführt. Bei dem Metall-Werkstoff handelt es sich regelmäßig um Aluminium oder Magnesium oder Stahl oder sog. Organobleche.
Außerdem ist in 1 gezeigt, dass der Abdeckbereich 1 eine Aufnahme 3 ausbildet. Diese Aufnahme 3 dient der Lagerung eines nicht näher gezeigten Wählhebels, der wiederum zur Vorauswahl von Schaltgassen dient.
Ein erfindungsgemäßer Schaltdeckel S weist in seinem Abdeckbereich 1, wie es auch in 1 gezeigt ist, eine Aufnahme 4 auf, welche eine in 3 gezeigte Lageröffnung 12 einfasst.
Außerdem ist in 1 zu erkennen, dass der Abdeckbereich 1 eine Befestigungsöffnung 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 aufweist, welche der Festlegung des Abdeckbereichs 1 und somit des Schaltdeckels S an ein nicht gezeigtes Getriebegehäuse ermöglicht.
Daneben weist der Arretierbereich 2 einen Ausleger 6 für Bauteile der Arretierung auf. Der Ausleger 6 weist wiederum eine Passbohrung 7 für eine nicht gezeigte Arretierungshülse auf.
Die 2 zeigt eine schematische Ansicht von schräg unten auf den Schaltdeckel S nach 1. Dort ist neben den bereits oben beschriebenen Merkmalen auch ein Dicht-Kunststoff 8 gezeigt, welcher im Mehrkomponenten-Herstellungsverfahren hergestellt wurde. Der Dicht-Kunststoff 8 dient dazu, eine dichte und schließende Verbindung des Schaltdeckels S mit dem nicht gezeigten Getriebegehäuse zu ermöglichen.
In 3 ist nun eine Seitenansicht des Arretierbereichs 2 gezeigt. Der Arretierbereich 2 weist ein Funktionselement zur besseren Verbindbarkeit mit dem Abdeckbereich 1 auf. Das Funktionselement ist hier in Form von zwei Krag-Armen 9, 10 dargestellt. Die Krag-Arme 9, 10 umgreifen einen Freiraum 11. Beim Herstellungsverfahren wird dieser Freiraum 11 ganz oder teilweise mit Kunststoff eingespritzt, sodass ein Teil der Krag-Arme 9, 10 im aus Kunststoff hergestellten Abdeckbereich 1 liegen. Außerdem ist in der 3 gut zu erkennen, wie die Lageröffnung 12 ausgeformt ist.
In 4 wiederum ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Arretierbereichs 2 gezeigt. Der Arretierbereich 2 unterscheidet sich durch eine andere Ausführungsform des Funkktionselements zur Verbindung des Arretierbereichs 2 mit dem Abdeckbereich 1 dadurch, dass keine Krag-Arme 9, 10 zum Einsatz kommen, sondern ein Absatz 13 als Teil des Auslegers 6 ausgeformt ist, wobei dieser Absatz 13 beim Herstellungsverfahren mit Kunststoff umspritzt wird, sodass eine feste Verbindung zwischen dem Abdeckbereich 1 und dem Arretierbereich 2 erfolgt.
Zuletzt wird auf 5 hingewiesen. Dort ist eine Ansicht des Abdeckbereich 1 von schräg unten gezeigt. Neben den bereits bekannten und beschriebenen Merkmalen ist außerdem ein Bügel 14 zu erkennen, welcher der Aufnahme des Absatzes 13 aus der 4 oder der Krag-Arme 9, 10 aus der 3 dient.
Bezugszeichenliste

1: Abdeckbereich
2: Arretierbereich
3: Aufnahme
4: Aufnahme
5: Befestigungsöffnung
6: Ausleger
7: Passbohrung
8: Dicht-Kunststoff
9: Krag-Arm
10: Krag-Arm
11: Freiraum
12: Lageröffnung
13: Absatz
14: Bügel

Claims

Schaltdeckel für ein Kraftfahrzeug-Getriebe – bestehend aus einem Arretierbereich (2) und – einem Abdeckbereich (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Abdeckbereich (1) aus einem Kunststoff besteht und der Arretierbereich (2) aus einem Metall-Werkstoff besteht.
Schaltdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Mehrkomponentenkunststoff ist.
Schaltdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretierbereich (2) ein Funktionselement zur besseren Verbindbarkeit mit dem Abdeckbereich (1) aufweist.
Schaltdeckel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement ein Krag-Arm (9, 10) oder ein Absatz (13) zum Anspritzen von Kunststoff ist.
Schaltdeckel nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdeckbereich (1) eine Aufnahme (3) für einen Wählhebel umfasst.
Schaltdeckel nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdeckbereich (1) einen Durchbruch (4) für eine Lageröffnung (12) für eine Schaltwelle aufweist.
Schaltdeckel nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdeckbereich (1) eine Befestigungsöffnung (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) an ein Getriebegehäuse aufweist.
Schaltdeckel nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretierbereich (2) einen Ausleger (6) zur Verbindung von Bauteilen der Arretierung aufweist.
Schaltdeckel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (6) eine Passbohrung (7) für ein Lager der Schaltwelle aufweist.
Verfahren zur Herstellung des Schaltdeckels (S) nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – der Arretierbereich (2) wird aus einem Metall-Werkstoff gegossen; – der Arretierbereich (2) wird mechanisch bearbeitet; – an den Arretierbereich (2) wird der Abdeckbereich (1) angespritzt.