DE10007190A1

DE10007190A1 - Rastierhülse eines Wechselgetriebes

Info

Publication number: DE10007190A1
Application number: DE2000107190
Authority: DE
Inventors: Horst Doeppling; Wilfried Sovka; Rainer Schuebel; Peter Kohn
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2001-08-23
Also published as: CN1404560A; CN1141503C; WO2001061218A1; DE10190523D2; BR0108357A

Abstract

Eine Rastierhülse (1) eines Wechselgetriebes, die zumindest als Hohlkörper (2) ausgebildet ist und mindestens eine spanlos aus Blech geformte Wandung (2a) aufweist, ist an mindestens einer ihrer Steuerkonturen verstärkt ausgebildet, wobei die Rastierhülse (1) durch eine separat vom Hohlkörper (2) gefertigte Verstärkung (5) oder ein Einlegeteil (14, 20, 21) verstärkt ist.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Rastierhülse, insbesondere eines Wechselgetriebes, die zumindest einen Hohlkörper mit mindestens einer spanlos aus Blech ge formte Wandung aufweist, wobei die Wandung mit einer Steuerkontur, bei spielsweise einer Kulisse oder einer Rastkontur versehen ist.

Hintergrund der Erfindung

Vorwiegend aus Blech geformte Rastierhülsen finden aufgrund des geringen Materialeinsatzes bei ihrer Fertigung und ihres geringen Gewichtes zuneh mend Anwendung beim Bau von modernen Getrieben. Der Aufbau und die Form sowie die Herstellung derartiger Hülsen ist variantenreich. Rastierhülsen sind topf- oder hülsenartig ausgebildete Hohlkörper. An dem Hohlkörper sind Steuerkonturen ausgebildet, auf die Steuer- bzw. Stellelemente des Wechsel getriebes wirken. Solche Steuerkonturen sind z. B. Rastkonturen und Kulissen, aber auch Gangwahlsperren. Die Rastierhülsen sind in der Regel drehstarr mit einer Schaltwelle verbunden. Dafür sind sie z. B. mit einem gesonderten Schaftabschnitt auf der Schaltwelle aufgeschrumpft oder auf andere geeignete Weise, beispielsweise durch Schweißen, drehfest befestigt. In die Wandung der Rastierhülse ist entweder die mit einem separat zur Schaltwelle angeord neten Rastierelement zusammenwirkende Rastkontur ausgeformt oder die Ku lisse eingebracht. Sinnvollerweise sind häufig die Rastierhülsen auch mit einer Kulisse sowie einer Rastkontur versehen. Die Rastierhülse trägt weiterhin auch Funktionselemente wie Schaltstifte und Sperreinrichtungen. Der Vorteil derarti ger Rastierhülsen liegt, wie oben stehend schon erwähnt, in ihrem geringen Gewicht und dem sparsamen Materialverbrauch bei ihrer Fertigung. Sie wer den hauptsächlich durch Ziehen oder andere Umformverfahren geformt. Der Zeitaufwand für ihre Fertigung, insbesondere in der Massenfertigung, ist des halb gering.

Die vorgenannte Leichtbauweise bringt allerdings auch einige Nachteile mit sich, die u. U. die Vorteile überwiegen. Ein Problem stellt z. B. die Festigkeit derartiger Rastierhülsen unter Belastung dar. Da sie relativ dünnwandig aus geführt sind, ist beispielsweise ihre Verwindungs- und Verformungssteifigkeit während Schaltvorgängen im Wechselgetriebe eingeschränkt. Die Schalt genauigkeit bzw. der Schaltkomfort ist dadurch nachteilig beeinflusst. Um die notwendige Steifigkeit an den Rastierhülsen abzusichern, wird häufig relativ starkes Ausgangsmaterial für die Fertigung der Rastierhülsen nach dem Stand der Technik verwendet. Der Vorteil des geringen Gewichtes derartiger Rastier hülsen geht damit zumindest teilweise wieder verloren.

Der Herstellung von Rastierhülsen nach dem Stand der Technik sind bei Ver wendung der erwähnten spanlosen Formgebungsverfahren hinsichtlich ihrer Formgebung Grenzen gesetzt. Komplizierte Konturen, insbesondere in Entfor mungsrichtung der Formwerkzeuge liegende Hinterschnitte, sind in die Hülsen nicht oder mit hohem Aufwand einzubringen. Derartige Hinterschnitte sind in der Regel charakteristisch für die Bildung einer Rastkontur.

Die Oberfläche der Rastkonturen und die Kanten der Kulissen müssen ver schleißfest ausgebildet sein. Deshalb werden die Rastierhülsen gehärtet. Die Rastierhülsen sind relativ großvolumig ausgebildete Körper. Jeder dieser Kör per beansprucht beim Durchlaufen der Härteöfen, z. B. beim Einsatzhärten, relativ viel Platz. Die Anzahl der Rastierhülsen, die den Härteofen zur gleichen Zeit durchlaufen, ist deshalb gering. Für größere Fertigungslose wird entspre chend nachteilig viel Zeit verloren.

Bei Rastierhülsen nach dem Stand der Technik wirken sich also auch zusätz lich zu den anfangs erwähnten Problemen mit der Steifigkeit bzw. dem Mate rialeinsatz der Fertigungsaufwand für das Formen von komplizierten Konturen und der Zeitaufwand für das Härten nachteilig auf die Gesamtkosten für deren Fertigung aus.

Eine Rastierhülse ist z. B. in DE 197 41 633 beschrieben. Die Rastierhülse ist im wesentichen spanlos aus Blech gefertigt und weist eine relativ dünne Wan dung auf. Sie ist mit zwei Steuerkonturen versehen. In einem Bereich der Wandung ist eine Rastkontur eingeformt, auf die ein federbelastetes Ra stierelement wirkt. Die andere Steuerkontur in der Wandung der Rastierhülse ist durch eine eingestanzte Kulisse gebildet, in der ein Schaltstift wirkt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es eine Rastierhülse zu schaffen, die bei gering stem Materialeinsatz eine hohe Steifigkeit, insbesondere ihrer Steuerkonturen aufweist und mit deren Ausführung die anfangs erwähnten weiteren Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil der Wandung im Bereich der Steuerkontur verstärkt ist. Durch die Verstärkung der belasteten Stellen einer Rastierhülse kann der rest liche Teil der Hülse sehr dünnwandig ausgeführt werden, ohne auf die funktio nell notwendige Festigkeit verzichten zu müssen. An den Wandabschnitten der Rastkontur oder der Kulisse angeordnete Verstärkungen stabilisieren nicht nur den betroffenen Wandabschnitt, sondern erhöhen auch die Steifigkeit der ge samten Rastierhülse. Materialeinsparungen bei der Fertigung und Gewichtsre duzierungen sind die sich daraus ergebenden Vorteile.

Vorzugsweise Ausführungen der Erfindung sehen vor, dass die Wandung we nigstens mittels einer von der Rastierhülse separat und aus Blech gefertigten sowie wenigstens teilweise an der Rastierhülse befestigten Verstärkung ver stärkt ist. Als Verstärkung ist vorzugsweise ein Blechstreifen vorzusehen, der zumindest an der Wandung wenigstens teilweise anliegt. Blechbauteile, insbe sondere spanlos geformte und gestanzte Blechstreifen, sind in der Massenfer tigung kostengünstig und materialsparend herzustellen. Die Stärke des Mate riales einer separat von der Rastierhülse gefertigten Verstärkung kann beliebig gewählt werden. Der Effekt der Verstärkung ist vorzugsweise durch das Anlie gen der Wandung der Verstärkung an dem Wandabschnitt und somit einer Verstärkung des gesamten Querschnittes der Wandung der Rastierhülse er zielbar. Die Rastierhülse wird also insbesondere im Bereich der verstärkten Steuerkontur steifer.

Versteift wird die Rastierhülse zusätzlich durch in die Verstärkung eingebrachte Profile, wie z. B. Sicken und Abkantungen. Als Materialien sind insbesondere alle formbaren Stahlsorten einsetzbar. Die Verstärkung kann an der Wandung der Rastierhülse innen oder außen befestigt sein. Verstärkungen aus separa ten Blechteilen sind eine ideale Voraussetzung für das Verwirklichen von kom plizierten Konturen an der Rasthülse. In die Verstärkung sind z. B. die anfangs erwähnten Konturen, die für das Formen der Rastierhülse hinderliche Hinter schnitte bilden, integrierbar. Die Verstärkung beinhaltet in diesem Falle teilwei se oder vollständig die Steuerkontur.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wan dung durch mindestens ein separat von der Rastierhülse gefertigtes Einlegeteil verstärkt ist und dass das Einlegeteil in einen zumindest teilweise durch Wandabschnitte der Wandung der Rastierhülse begrenzten freien Raum ein gelegt ist sowie wenigstens an der Wandung der Rastierhülse befestigt ist. Komplizierte Konturen, die sonst aufgrund der Entformungsrichtung des Zieh stempels am Topf- oder Hülsenteil der Rastierhülse nicht realisierbar sind, las sen sich an dem Einlegeteil realisieren. Eine oder mehrere Steuerkonturen sind an bzw. in dem Einlegeteil oder den Einlegeteilen zumindest teilweise eingebracht. Es kann auch eine Steuerkontur an zwei oder mehr aneinander ange ordneten Einlegeteilen ausgebildet sein. Durch eingeformte Profile an dem Einlegeteil oder anders ausgearbeitete Formen ist die gesamte Steifigkeit der belasteten Steuerkontur der Rastierhülse, aber auch der gesamten Rastierhül se beliebig beeinflussbar. Die Wandstärke des Einlegeteiles kann dabei dün ner, dicker oder gleich dick zur Wandstärke zumindest der sich dem Einlegeteil anschließenden Wandabschnitte der Wandung der Rastierhülse gewählt sein. Über die Dicke der Wand des Einlegeteiles ist die Festigkeit und die Steifigkeit der Steuerkontur bzw. der Steuerkontur und der Rastierhülse beliebig steuer bar.

Der Hohlkörper des vorgenannten Ausführungsbeispieles der Rastierhülse kann nach der Befestigung des Einlegeteiles komplett gehärtet werden. Es ist aber auch vorstellbar, dass nur das Einlegeteil gehärtet wird und anschließend an dem Hohlkörper durch Einwalzen, Nieten, Verstemmen oder ähnliche ge eignete Verfahren befestigt ist. Das einzelne Einlegeteil benötigt beim Härten nicht so viel Raum wie der Hohlkörper der Rastierhülse. Der Durchsatz im Härteprozess ist größer. Der relativ großvolumige Hohlkörper der Rastierhülse braucht nicht mehr einem Härteprozess unterzogen zu werden, wenn er an seinen durch Verschleiß gefährdeten Stellen mit einem oder mehreren derarti gen gehärteten Einlegeteilen versehen ist. Denkbar ist auch, das Einlegeteil aus relativ hartem und zähem Material und die Rastierhülse aus dem für einen Ziehprozess notwendigen relativ weichem Material zu fertigen. Die Härte des Einlegeteiles reicht dann gegebenenfalls aus und das Härten kann wiederum gänzlich entfallen. Die Teile sind dann beispielsweise einfach miteinander ver schweißbar. Der freie Raum in der Wandung der Rastierhülse ist z. B. durch Stanzen eingebracht und entweder in beide Umfangs- und Längsrichtungen von Wandabschnitten der Wandung der Rastierhülse begrenzt oder aber zu mindest in eine Längsrichtung geöffnet.

Die Steuerkontur oder die gesamte Rastierhülse ist wie anfangs erwähnt durch die Wandstärke des Einlegeteiles, dessen Profilierung oder wie eine weitere Ausführung der Erfindung vorsieht, mittels wenigstens einer Überlappung eines Abschnittes des Einlegeteiles mit mindestens einem der Wandabschnitte der Rastierhülse verstärkt. Die Wandung der Rastierhülse ist im Bereich der Über lappung sozusagen mit einer Doppelung versehen, die hohe Steifigkeitswir kung an der Steuerkontur und der Rastierhülse erzielt. Die Wandstärke des Einlegeteiles wiederum kann dabei dicker, dünner oder gleich dick zur Wand stärke der Wandung oder anschließender Wandabschnitte der Rastierhülse gewählt sein. Auch in diesem Fall ist der Einsatz von profilierten Einlegeteilen aus beliebigen geeigneten Werkstoffen vorstellbar.

Vorzugsweise ist das oder sind die Einlegeteile aus Blech gefertigt und mit dem Topfteil verschweißt. Schweißen, z. B. das Widerstandsschweißen über in die Verstärkung oder die Rastierhülse geprägte Kontaktpunkte oder Laser schweißen stellt eine kostengünstige Variante der Verbindung des Einlegetei les mit dem Topfteil dar. Auch die anfangs erwähnte Verstärkung (Blechstrei fen) ist bevorzugt an der Rastierhülse durch Schweißen befestigt. Allerdings sind auch die vorgenannten Variationen zur Härtung und der sich daraus erge benden Befestigungsmöglichkeiten zu berücksichtigen.

Mit einer weiteren Vorzugsvariante ist eine Rastierhülse beschrieben, in die wenigsten ein Mittel zum Versteifen eingeformt ist und die eine erste Steuer kontur mit einer Kulisse für das Führen und Festlegen von Schaltbewegungen sowie eine zweite Steuerkontur mit einer Rastkontur für das Festlegen von Schaltstellungen aufweist und bei der wenigsten die Kulisse mit zumindest ei ner separat gefertigten und an der Rastierhülse verschweißten Verstärkung verstärkt ist. Die Mittel zum Versteifen sind bevorzugt durch eine oder mehrere Prägungen bzw. Sicken gebildet. Durch die Anordnung der Prägung ist die Steifigkeit einzelner Abschnitte des Hohlkörpers oder der gesamten Ratierhül se gezielt beeinflussbar.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rastierhülse mit einer Rastkontur und einer verstärkten Kulisse in der Ansicht von vorne,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Rastierhülse nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Rastierhülse nach Fig. 1 entlang der Linie III-III gemäß Fig. 2,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Rastierhülse nach Fig. 1 entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer Verstärkung in Form eines gebo genen und geprägten Blechstreifens in der Draufsicht,

Fig. 6 eine Seitenansicht der Verstärkung nach Fig. 5 im Schnitt ent lang der Linie VI-VI,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rastierhülse mit einem Einlegeteil und

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ra stierhülse mit zwei Einlegeteilen.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

In Fig. 1 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rastier hülse 1 dargestellt. Die Rastierhülse 1 besteht im wesentlichen aus einem spanlos geformten Hohlkörper 2 mit einer relativ dünnen Wandung 2a. Die Wandung 2a ist mit zwei Steuerkonturen versehen. Die erste Steuerkontur ist in Form einer Rastkontur 3 ausgebildet. Die Rastkontur 3 ist in die Wandung 2a eingeformt. Die zweite Steuerkontur ist durch eine Kulisse 4 gebildet, die in die Wandung 2a eingestanzt ist. Die Kulisse 4 ist mit einer Verstärkung 5 verstärkt. Wie aus Fig. 3 und insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich, ist die Ver stärkung 5 mit der Wandung 2a im Bereich der Kulisse 4 über Schweißpunkte 6 verbunden. In den Hohlkörper 2 der Rastierhülse 1 ist zur Versteifung des Hohlkörpers 2 eine Prägung 7 eingeprägt. Weiterhin sind an der Rastierhülse 1 ein Schaltstift 8 und eine Befestigungshülse 9 befestigt. Mittels der Befesti gungshülse 9 ist die Rastierhülse 1 zentrisch auf einer nicht dargestellten Schaltwelle angeordnet.

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen die Verstärkung 5 in einer vergrößerten Darstellung. Die Verstärkung 5 ist aus einem Blechstreifen ausgeschnitten, gebogen und mit Einprägungen 10 versehen. Die Einprägungen 10 sind als Schweißkontakt punkte vorgesehen, mit denen nach dem Verschweißen der Verstärkung 5 an der Wandung 2a die Schweißpunkte 6 gebildet werden.

In Fig. 7 ist eine Rastierhülse 11 dargestellt. Der Hohlkörper 12 der Rastier hülse 11 weist mehrere Steuerkonturen auf. Eine der Steuerkonturen ist als Kulisse 13 ausgebildet. Die Kulisse 13 ist in ein separat vom Hohlkörper 12 gefertigtes Einlegeteil 14 eingebracht. Das Einlegeteil 14 ist in einen freien Raum 15 der Wandung 16 des Hohlkörpers 12 eingelegt. Der freie Raum 15 ist in beide Längsrichtungen sowie in beide Umfangsrichtungen der Rastierhülse 11 von Wandabschnitten 16a bis 16d begrenzt. Die Wandabschnitte 16a, 16c in Umfangsrichtung der Rastierhülse 11 und jeweils ein Abschnitt 14a, 14b des Einlegeteiles überlappen sich und verstärken die Rastierhülse 11 und verstei fen sowohl das Einlegeteil 14 als auch die Rastierhülse 11. Das Einlegeteil 14 ist an dem Hohlkörper 12 verschweißt.

In Fig. 8 ist mit 17 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rastierhülse dargestellt. Die Rastierhülse 17 besteht wiederum aus einem Hohlkörper 18, an dem Steuerkonturen ausgebildet sind. Eine der Steuerkontu ren ist eine in zwei Einlegeteilen 20 und 21 ausgebildete Kulisse 19. Die Einle geteile 20 und 21 sind in einen durch die Wandabschnitte 22a bis 22c der Wandung 22 begrenzten freien Raum 23 des Hohlkörpers 18 eingelegt. Der Raum 23 ist in Längsrichtung zu einer Seite offen sowie in die andere Längsrichtung durch den Wandabschnitt 22b begrenzt. Jedes der Einlegeteile 20, 21 ist gekröpft und weist an gekröpften Enden Abschnitte 20a bzw. 20b oder 21a bzw. 21b auf, die sich jeweils mit einem der Wandabschnitte 22a oder 22c überlappen. Diese Überlappung verstärkt die Wandung 22 der Rastierhülse 17 und versteift sowohl die Rastierhülse 17 als auch die als Kulisse 19 ausgebil dete Steuerkontur.

Bezugszeichenliste

1

Rastierhülse

2

Hohlkörper

2

a Wandung

3

Rastkontur

4

Kulisse

5

Verstärkung

6

Schweißpunkt

7

Prägung

8

Schaltstift

9

Befestigungshülse

10

Einprägung

11

Rastierhülse

12

Hohlkörper

13

Kulisse

14

Einlegeteil

14

a Abschnitt

14

b Abschnitt

15

Raum

16

Wandung

16

a Wandabschnitt

16

b Wandabschnitt

16

c Wandabschnitt

16

d Wandabschnitt

17

Rastierhülse

18

Hohlkörper

19

Kulisse

20

Einlegeteil

20

a Abschnitt

20

b Abschnitt

21

Einlegeteil

21

a Abschnitt

21

b Abschnitt

22

Wandung

22

a Wandabschnitt

22

b Wandabschnitt

22

c Wandabschnitt

23

Raum

Claims

1. Rastierhülse (1, 11, 17), insbesondere eines Wechselgetriebes, die zumin dest einen Hohlkörper (2, 12, 18) mit mindestens einer spanlos aus Blech geformten Wandung (2a, 16, 22) aufweist, wobei die Wandung (2a, 16, 22) mit zumindest einer Steuerkontur, beispielsweise einer Kulisse (4, 13, 19) oder einer Rastkontur (3), versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Wandung (2a, 16, 22) im Bereich der Steuerkontur verstärkt ist.

2. Rastierhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wan dung (2a) mittels einer von der Rastierhülse (1) separat und aus Blech ge fertigten sowie wenigstens teilweise an der Rastierhülse (1) befestigten Verstärkung (5) verstärkt ist.

3. Rastierhülse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver stärkung (5) ein zumindest an der Wandung (2a) wenigstens teilweise an liegender Blechstreifen ist.

4. Rastierhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wan dung (16, 22) durch mindestens ein separat von der Rastierhülse (11, 17) gefertigtes Einlegeteil (14, 20, 21) verstärkt ist und dass das Einlegeteil (14, 20, 21) in einen zumindest teilweise durch Wandabschnitte (16a, 16b, 16c, 16d, 22a, 22b, 22c) der Wandung (16, 22) der Rastierhülse (11, 17) be grenzten freien Raum (15, 23) eingelegt sowie wenigstens an der Wandung (16, 22) der Rastierhülse (11, 17) befestigt ist.

5. Rastierhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wan dung (16, 22) zumindest durch wenigstens eine Überlappung eines Ab schnittes (14a, 14b, 20a, 20b, 21a, 21b) des Einlegeteiles (14, 20, 21) mit mindestens einem der Wandabschnitte (16a, 16c, 22a, 22c) der Rastierhül se (11, 17) verstärkt ist.

6. Rastierhülse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (14, 20, 21) aus Blech gefertigt und mit der Rastierhülse (11, 17) verschweißt ist.

7. Rastierhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ra stierhülse (1) wenigstens ein Mittel zum Versteifen eingeformt ist und dass die Rastierhülse (1) eine erste Steuerkontur mit einer Kulisse (4) für das Führen und Festlegen von Schaltbewegungen sowie eine zweite Steuer kontur mit einer Rastkontur (3) für das Festlegen von Schaltstellung auf weist, wobei wenigstens die Kulisse (4) mit zumindest einer separat gefer tigten und an der Rastierhülse (1) verschweißten Verstärkung (5) verstärkt ist.

8. Rastierhülse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Versteifen durch einer Prägung (7) gebildet ist.