DE102010052172A1

DE102010052172A1 - Verfahren zum Fügen von Getriebebauteilen

Info

Publication number: DE102010052172A1
Application number: DE201010052172
Authority: DE
Inventors: Uwe Schwarz; Klaus Krämer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2012-05-24
Also published as: WO2012069214A1

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Verfahren zum Fügen von Getriebebauteilen (17, 18) zu einer Baueinheit (26) durch Kleben, wobei die Getriebebauteile (17, 18) Zusatzmittel (15) aufweisen, durch die die Getriebebauteile (17, 18) aneinander gehalten sind, während der Kleber aushärtet. Ferner ist eine derart hergestellte Baueinheit (26) offenbart.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von Getriebebauteilen zu einer Baueinheit durch Kleben und eine Schalteinheit, die nach diesem Verfahren hergestellt ist.
Hintergrund der Erfindung
Komplex aufgebaute Schalteinheiten für Kraftfahrzeuggetriebe bestehen aus vielen Einzelteilen, die teilweise untereinander fest verbunden werden müssen. Dazu sind die einzelnen Getriebebauteile häufig untereinander verschweißt, verstiftet oder verschraubt. Für den Fall, dass die Getriebebauteile aus nicht-schweißbaren Materialien bestehen oder diese aus dünnen Blechen aufgebaut sind, die sich aufgrund des Hitzeeintrags zu sehr verziehen würden, und eine Schwächung durch Einbringen von Bohrungen für Schrauben oder Stifte vermieden werden soll, schlägt DE 10 2008 009 987 A1 vor, diese zu verkleben. Beispielsweise ist ein Schaltdom offenbart, auf dem ein schleifenförmiges Bauteil zur Neutralerkennung verklebt ist.
Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass das schleifenförmige Bauteil und der Schaltdom sich an unverklebten Flächen wie der Rastierhülse berühren können. Sind das schleifenförmige Bauteil und der Schaltdom mit der Rastierhülse aus unterschiedlichen Metallen aufgebaut, kann an den Berührungsflächen Kontaktkorrosion einsetzen.
Das schleifenförmige Bauteil und der Schaltdom müssen auch sehr genau zueinander positioniert werden, damit eine sichere Erkennung der Neutralstellung gewährleistet ist.
Nachteilig an dem Klebeverfahren ist ferner, dass der Klebeprozess aufgrund des erforderlichen Aushärtens des Klebers relativ lange dauert und die Bauteile währenddessen sehr vorsichtig gehandhabt werden müssen, um sie nicht zueinander zu bewegen und damit die Klebeverbindung zu schwächen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Verbindungsverfahren für Getriebebauteile bereitzustellen, die die vorstehend genannten Nachteile vermeiden und das Verkleben von Getriebebauteilen in der Massenfertigung ermöglichen.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Verfahren zum Fügen von Getriebebauteilen nach den Ansprüchen 1, 5 und 7. In einer ersten Ausbildung der Erfindung werden zwei Getriebebauteile zunächst miteinander verklebt, wobei sie, während der Kleber aushärtet, dann durch Zusatzmittel zusätzlich aneinander fixiert werden. Die Zusatzmittel erlauben es, die beiden Getriebebauteile weiterzuverarbeiten oder zu verbauen, obwohl der Kleber noch nicht ausgehärtet ist. Dadurch kann bei der Montage Zeit eingespart werden, und das Risiko von nachträglichen Positionsveränderungen der Getriebebauteile zueinander ist reduziert. Eine Belastung der Klebestelle durch hohe Kräfte, wie sie die Baueinheit im späteren Betrieb erfährt, darf während des Aushärtens natürlich nicht erfolgen.
Die Erfindung ermöglicht damit das Verkleben von Getriebebauteilen auch in der Massenfertigung, so dass vorgegebene Taktzeiten eingehalten werden können.
Eine Schwächung der Getriebebauteile beispielsweise durch Bohrungen für Schrauben wird durch das Kleben vermieden; außerdem können Spannungen in der Baueinheit dadurch, dass Querschnittsschwächungen entbehrlich sind, und durch eine relativ große Klebefläche gleichmäßiger verteilt werden, als dies bei beispielsweise durch Vernieten oder Verschrauben der Fall ist. Ferner tritt insbesondere bei dünnen Getriebebauteilen aus Blech kein Verzug durch Wärmeeintrag ein, wie es Schweißvorgängen der Fall ist; auch können keine Schweißperlen mehr anhaften, die die Funktion der Baugruppe oder gar des Getriebes negativ beeinflussen können, wenn sie sich im Betrieb ablösen. Zudem lassen sich auch unterschiedliche und nicht-schweißbare Werkstoffe durch Kleben gut verbinden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kleber auf ein oder beide Getriebebauteile aufgebracht wird, die Bauteile zueinander positioniert und anschließend durch die Zusatzmittel zueinander fixiert werden. In einer anderen Variante werden die beiden Getriebebauteile zunächst über die Zusatzmittel zueinander fixiert und danach miteinander verklebt. In beiden Fällen bleibt die Baueinheit in der Regel auch nach dem Aushärten durch die Zusatzmittel zusätzlich verbunden. Die Zusatzmittel können als auf den Getriebebauteilen schon vor ihrem Verbinden vorhandene, strukturelle Merkmale wie Vorsprünge, Absätze, oder Nuten ausgebildet sein. Alternativ werden diese erst beim Verbinden der Getriebebauteile gebildet wie Ränder durch Bördeln oder durch Verstemmungen.
In einer Variante der Erfindung sind die Getriebebauteile kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden. Dazu können die beiden Getriebebauteile miteinander verstemmt werden. Durch ein leichtes Verstemmen erfolgt eine Lagefixierung, die sicherstellt, dass die Getriebebauteile weder durch Schwerkraft noch durch Kräfte, wie sie beim Handling und während der Montage auftreten, zueinander verrutschen. Durch die partielle Deformation können die Bauteile zudem besonders dicht zueinander positioniert werden, und die Zeit des Aushärtens wird verkürzt.
In bevorzugter Weise sind die beiden Getriebebauteile an den Stellen, an denen sie miteinander verklebt werden sollen, zueinander komplementär ausgebildet oder zumindest so aufgebaut, dass sie im Bereich der Klebeflächen einen konstanten Abstand zueinander aufweisen. Besonders bevorzugt liegen die beiden Getriebebauteile flächig zueinander an und bilden einen oder mehrere Klebespalte. Die Größe der Klebefläche richtet sich dabei nach den zu übertragenden Kräften bzw. Momenten.
Um einen Klebespalt konstanter Dicke zu erhalten, ist es vorgesehen, dass die Getriebebauteile in dem zu verklebenden Bereich zuvor spangebend oder spanlos bearbeitet werden. Insbesondere bei runden Außenkonturen können Abflachungen in das Material eingebracht werden, so dass der Klebespalt zudem in einer planen Ebene liegt.
Die Erfindung wird ebenfalls gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 5. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mit dem Verkleben Fertigungsungenauigkeiten, die bei der Herstellung der Getriebebauteile auftreten, kompensiert werden. Insbesondere wenn eines der Getriebebauteile eine Sensorikkomponente enthält, die in der durch die Positioniervorrichtung noch zugelassenen Weise sehr genau positioniert werden muss, können Fertigungstoleranzen gut ausgeglichen werden, da erfindungsgemäß keine Bohrungen für Verstiftungen oder Verschraubungen vorzusehen sind, die die Relativposition zueinander vorgeben. Dadurch lassen sich die Bauteile relativ zu einander leicht vorzugsweise unter Erhalt eines Klebespalts verschieben.
In einer Variante der Erfindung weist zumindest eines der Getriebebauteile eine Positioniervorrichtung für das andere Getriebebauteil auf, die bewirkt, dass bei Anordnung des zweiten Getriebebauteils in der Positioniervorrichtung die beiden Getriebebauteile nicht mehr in jeder Richtung frei zueinander beweglich sind, sondern nur noch auf eine bestimmte Weise zueinander beweglich sind. Die Positioniervorrichtung kann dabei als Einschub, als Öffnung oder als Nut ausgebildet sein. Eine derartige Positioniervorrichtung ist vorteilhaft, wenn durch das Herstellungsverfahren oder aufgrund von Streuungen im Herstellungsprozess Fertigungstoleranzen nicht ausgeschlossen werden können. Insbesondere für Sensorikkomponenten wie Magneten ergibt sich damit ein Vorteil, da die einzelnen Magnete in ihrer Stärke typischerweise relativ stark streuen. Auf ein Zupaaren oder Vorsortieren kann somit verzichtet werden, was den Herstellungsprozess weiter vereinfacht.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Fügen von Getriebebauteilen, bei dem die Getriebebauteile aus unterschiedlichen, leitfähigen Materialien aufgebaut sind, die so zueinander angeordnet und miteinander verklebt werden, dass die unterschiedlichen Materialien nicht unmittelbar aneinander grenzen. Damit ist es beispielsweise möglich, Aluminiumbauteile und Stahlbauteile zu verbinden, ohne dass eine elektrochemische Kontaktkorrosion auftritt. Die Lebensdauer der Bauteile wird dadurch erhöht. Dadurch lassen sich auch unterschiedliche Werkstoffe gut miteinander verbinden. Durch die stoffschlüssige Verbindung des Klebers wird ebenfalls das Versagen einer Baueinheit mit Getriebebauteilen aus unterschiedlichen Werkstoffen aufgrund von Temperaturschwankungen gemindert. Die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe können nicht wie bei einer durch eine Stahlschraube verschraubten Aluminiumschaltgabel zu hohen Spannungen und schließlich zum Versagen führen.
Für den vorgesehenen Temperaturbereich von ca. –50°C bis +150°C existieren eine Reihe von guten warmfesten Klebern. Es können handelsübliche Industrieklebstoffe gewählt werden, beispielsweise Thermoplaste, Elastomere Epoxidharze, Plastisole oder PUR.
Auch wenn die Erfindung bisher an zwei zu verklebenden Getriebebauteilen erläutert wurde, schließt sie das Verkleben weiterer Getriebebauteile auch untereinander selbstverständlich ein. Die Getriebebauteile können untereinander an jeweils einer Klebefläche oder an mehreren, voneinander separierten Klebeflächen verbunden sein.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung werden eine Hauptbauteil und ein Zusatzbauteil durch Kleben miteinander verbunden. Dabei ist das Zusatzbauteil fest an das Hauptbauteil angebunden, während das Hauptbauteil durch weitere Getriebebauteile beweglich ist. Das Zusatzbauteil nimmt in dieser Variante an Kraftübertragungen innerhalb des Getriebes nicht teil, sondern übernimmt eigenständige Funktionen wie das Detektieren der Position des Hauptbauteils. In der Regel wird das Zusatzbauteil auch wesentlich kleinere Abmessungen aufweisen als das Hauptbauteil. Als Zusatzbauteile sind insbesondere Rastierkonturen, Magnetbaugruppen und Sensorikelemente vorgesehen.
Zusammenfassend ermöglicht die Erfindung die Einsparung von Bearbeitungsvorgängen und Bauteilen, wobei zwischen den Getriebebauteilen eine spannungsoptimierte, warmfeste Verbindung hergestellt wird. Für die Getriebebauteile können unterschiedliche Werkstoffe gewählt werden, und diese können toleranzhaltig zueinander positioniert werden.
Die vorgestellten, voneinander unabhängigen Lösungen mit ihren Ausgestaltungen können natürlich auch miteinander kombiniert werden. Vorzugsweise wird jeweils erst der Kleber auf den Bauteilen angeordnet. Dann werden die Bauteile zueinander ausgerichtet und durch Umformen fixiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 die Ausgangsbauteile für das Verfahren zur Fügung einer Schalteinheit aufweisend eine Schaltgabel mit einer Führung als erstem Getriebeelement, die Aufnahmen für eine Magnetbaugruppe und eine Rastierkontur als zweiten Getriebeelementen aufweist, in einer perspektivischen Ansicht,
2 die fertige Schalteinheit ohne die Schaltstange nach 1 mit der Magnetbaugruppe und der Rastierkontur im Querschnitt und
3 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Schalteinheit nach 2.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Schaltgabel 1 mit einem gabelförmigen Grundkörper 2 in Form eines U zum partiellen Umgreifen einer nicht dargestellten Schiebemuffe mittels Gleitschuhen 3. Der Grundkörper 2 ist in Leichtbauweise aus Aluminiumblech gefertigt und weist eine Basis 4 auf, die bezüglich der Gabelschenkel 5, 6 leicht außermittig angeordnet ist, um eine gleichmäßige Kraftverteilung an den unteren Gleitschuhen 3 zu erzielen. Die Basis 4 ist fest verbunden mit einer Führung 7 als erstem Getriebebauteil 17. Sie weist eine Durchgangsöffnung 8 zur Anbindung einer Schaltstange 9 über eine verpresste Hülse 10 (2) auf und ist mit dem Grundkörper 2 verklebt. Die Schaltgabel weist ferner einen sich in Umfangsrichtung des Gabelgrundkörpers 2 erstreckenden Ausleger 23 auf.
Auf der bezüglich der Schaltstange 9 von der Schaltgabel 1 abgewandten Seite weist die Führung 7 zwei axialparallele Nuten 11, 12 auf. Die Nuten 11, 12 sind seitlich durch Nutwände 13, 14 bzw. Haltenasen 15 flankiert, die durch ein Verprägen der Getriebebauteile 17, 18 entstandene Vorsprünge 16 aufweisen. Mit den Vorsprüngen 16 ist sichergestellt, dass die im jeweiligen Nutgrund 19, 20 angeordneten zweiten Getriebebauteile 18 in Form einer Sensorikbaugruppe 21 und einer Rastierkontur 22 radial gesichert sind. Die Vorsprünge 16 übernehmen hier sowohl die Funktion von Zusatzmitteln, die durch ein Verclipsen mit den Zusatzbauteilen Sensorikbaugruppe 21 und Rastierkontur 22 deren Bewegungsfreiheitsgrade reduzieren, als auch zusammen mit den Nuten die Funktion von Positioniervorrichtungen 27. Ihr Abstand vom Nutgrund 19, 20 ist jeweils so gewählt, dass das verclipste Zusatzbauteil 21, 22 nur durch einen Klebespalt 28 konstanter Dicke vom Nutgrund 19, 20 und den Nutwänden 13, 14 beabstandet ist und kein radiales Spiel besitzt.
Die Nuten 11, 12 sind von der Durchgangsöffnung 8 unterschiedlich weit beabstandet, wodurch ein mit der Rastkontur 22 in Wirkverbindung bringbares, nicht dargestelltes Rastelement einer Arretiervorrichtung und ein ebenfalls nicht dargestellter Sensor, der mit der Sensorikbaugruppe 21 interagiert, leichter in ein gemeinsames Bauteil integrierbar sind. Die Anzahl der im Getriebe zu verbauenden Teile ist dann verringert.
Die Sensorikbaugruppe 21 weist als Magnetbaugruppe zwei gekapselte Magnete 24 auf, die auf einem Polblech 25 oder einer nicht dargestellten Kunststoffbaugruppe angeordnet sind. Die Rastierkontur 22 ist ein Stahlblechprägeteil, die aus einem abgelängten Blechband herausgearbeitet ist. Zusammen mit der Führung 7 und der Schaltgabel 1 bilden die Rastierkontur 22 und die Magnetbaugruppe 21 eine Baueinheit 26.
Bezugszeichenliste

1: Schaltgabel
2: Grundkörper
3: Gleitschuh
4: Basis
5: Gabelschenkel
6: Gabelschenkel
7: Führung
8: Durchgangsöffnung
9: Schaltstange
10: Hülse
11: Nut
12: Nut
13: Nutwand
14: Nutwand
15: Haltenase
16: Vorsprung
17: erstes Getriebebauteil
18: zweites Getriebebauteil
19: Nutgrund
20: Nutgrund
21: Sensorikbaugruppe
22: Rastierkontur
23: Ausleger
24: Magnet
25: Polblech
26: Schalteinheit
27: Positioniervorrichtung
28: Klebespalt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008009987 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Fügen von Getriebebauteilen zu einer Baueinheit durch Kleben, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebebauteile Zusatzmittel aufweisen, durch die sie aneinander gehalten sind, während der Kleber aushärtet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebebauteile während des Aushärtens verstemmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile in dem Bereich, in dem sie miteinander verklebt sind, einen Klebespalt bilden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zu klebenden Flächen der Getriebebauteile zuvor spanend bearbeitet werden.
Verfahren zum Fügen von Getriebebauteilen zu einer Baueinheit durch Kleben, wobei vor dem Kleben oder während des Klebens ein Toleranzausgleich zur Kompensation von Fertigungsungenauigkeiten der Getriebebauteile erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erstes Getriebebauteil eine Positioniervorrichtung aufweist, in der ein zweites Getriebebauteil so positioniert wird, dass die Bewegungsfreiheitsgrade relativ zueinander reduziert werden, die Getriebebauteile zunächst dennoch zueinander beweglich sind und dass die Getriebebauteile in der Positioniervorrichtung zueinander ausgerichtet und dann erst verklebt werden.
Verfahren zum Fügen von Getriebebauteilen aus unterschiedlichen Materialien, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile so zueinander angeordnet und so miteinander verklebt werden, dass die unterschiedlichen Materialien nicht unmittelbar aneinander grenzen.
Schalteinheit mit mindestens zwei Getriebebauteilen gefertigt nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Schalteinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Getriebebauteile eine kraft- oder momentenübertragendes Bauteil ist, während über das zweite Getriebebauteil als Zusatzbauteil gegenüber den auf das erste Getriebebauteil einwirkenden Kräften oder Momenten vernachlässigbare Kräfte oder Momente eingeleitet werden.
Schalteinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil eine Schaltstange oder eine Schaltgabel ist und dass das zweite Bauteil als eine Sensorikbaugruppe oder eine Rastkontur ausgebildet ist.