Verbindung eines ersten mit einem zweiten zylindrischen Bauteil und Verfahren zur Montage des ersten und des zweiten Bauteiles

Die Erfindung betrifft eine Verbindung eines ersten mit einem zweiten zylindrischen Bauteil nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Montage der beiden Bauteile nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 15.

Zylindrische Bauteile, insbesondere Hohtzylinder, Stufenzylinder oder topfförmig ausgebildete Zylinder werden beispielsweise bei Automatikgetrieben für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Derartige Zylinder nehmen in sich Pianetenrad- sätze und/oder Schaitelemente in Form von Kupplungen oder Bremsen auf, wobei sie auch Innen- oder Außenverzahnungen zur Verbindung mit anderen Bauteilen, z. B. Innen- oder AußenSamelien aufweisen können. Ein derartiges Bauteil ist in der älteren, nicht vorveröffentlichten Gebrauchsmusteranmeldung der Anmeiderin DE 202006011424.6 als Zylinder, der beispielhaft als Innenia- mellenträger ausgebildet ist, offenbart. Dabei umschließt der Zylinder einen eingangsseitigen Planetenradsatz sowie zwei Schalteiemente. Ein solcher Zylinder wird als Tiefziehteil aus einem Tiefziehstahl hergestellt, wobei der Länge des Zylinders fertigungstechnische Grenzen gesetzt sind. Bei modernen Getriebeenfwicklungen werden zylindrische Baufeile mit einer größeren axialen Länge benötigt, als dies durch herkömmliche Tiefziehverfahren möglich ist. In diesem Falle können derartige Bauteile durch Drückwalzeπ hergestellt werden, ein Verfahren, welches beispielsweise aus der DE 43 13 648 C2 oder der EP 0 955 110 B1 bekannt ist. Durch Drückwalzen hergestellte zylindrische Bauteile sind jedoch teurer in der Herstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein zylindrisches Bauteil zu schaffen, welches die erforderliche Länge aufweist und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmaie des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß ist eine Steckverbindung zwischen zwei zylindrischen Bauteilen vorgesehen, weiche zusammen ein Bauteil größerer axialer Länge ergeben. Dabei weist das erste Bauteil stirnseitig angeordnete Mitnahmeelemente und das zweite Bauteil korrespondierende Fenster auf, in weiche die stirnseitigen Mitnahmeelemente durch eine Axialverschiebung einsteckbar sind. Damit ergibt sich eine kompakte Verbindung zwischen zwei zylindrischen Bauteilen, welche sowohl Umfangskräfte als auch Axialkräfte (in Druckrichtung) übertragen kann. Beide Bauteile bilden einen überlappungsbereich mit einer vergrößerten Wandstärke, welche der Summe der Wandstärken der beiden Bauteile entspricht. Gegenüber bekannten Verbindungen, z. B. durch eine Mitnahmeverzahnung baut die erfindungsgemäße Verbindung in radialer Richtung sehr klein, d. h. es ergeben sich Vorteile bezüglich der radialen Baugröße.

Die stirnseitigen Mitnahmeeiemente sind bevorzugt als Lappen ausgebildet, welche aus dem Zylindermantel ausgeklinkt werden und somit eine Stirnverzahnung oder Kronenverzahnung bilden. Die entsprechenden Fenster, mit denen die Kronenverzahnung in Eingriff gebracht wird, sind bei dem zweiten Bauteil in einem übergangsbereich von einem größeren auf einen kleineren Innendurchmesser angeordnet. Dadurch kann die Stirnverzahnung in axialer Richtung in die Fenster eingeschoben werden, bis die Stirnkanten der Kronenverzahnung an den Fenstern anschlagen. Bei diesem Einschiebevorgang werden beide Bauteile durch den überlappungsbereich teleskopartig gegeneinander geführt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind im überlappungsbereich am zweiten, d. h. dem äußeren Bauteil Stützlappen freigeschnitten und am ersten, d. h. dem innen angeordneten Bauteil Fenster ausgeklinkt, in welche die Stützlappen formschlüssig eingreifen und somit Axialkräfte in entgegengesetz-

ter Richtung (Zugrichtuπg) übertragen. Somit kann die erfindungsgemäße Verbindung Axiaikräfte in beiden Richtungen übertragen, d. h. einerseits über die Stirnflächen der Stirnverzahnung und andererseits über die Stirnflächen der Stützlappen,

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Stützlappen eine Vorform auf, welche ein Einschieben des inneren Bauteiles in das äußere Bauteil erlaubt. Durch Drücken von außen, z, B. mitteis einer Vorrichtung wird die Vorform in eine Endform gebracht, was durch eine Art Schnappeffekt, d. h. aus einer konvexen in eine leicht konkave Form möglich ist.

Alternativ können die Stützfappen als federnde Zungen ausgebildet sein, welche beim Einschieben des inneren Bauteils zunächst nach außen gedrückt werden und in der Endposition beider Bauteile nach innen in die Fenster einrasten, nach Art einer Rastverbindung. Diese Variante erlaubt eine Montage ohne eine von außen eingreifende Vorrichtung. Die Zahl der Stütziappen und der stirnseitigen Lappen (Kronenverzahnung) ist unterschiedlich: da die Kronenverzahnung auch Umfangskräfte überträgt, die Stützlappen dagegen nicht, sind für die Kronenverzahnung bei einer bevorzugten Ausführungsform etwa dreißig Zähne vorgesehen, während für die Stützlappen nur eine geringere Anzahl, die sich an der zu übertragenden Axialkraft orientiert, notwendig ist.

Nach einer vorteilhaften Ausführung können die beiden Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sein, wobei sich die Wahl des jeweiligen Werkstoffes aus den unterschiedlichen Anforderungen an das erste und das zweite Bauteil ergibt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform können beide Bauteile als Tiefziehteiie hergestellt werden. Daraus ergeben sich Vorteile bezüglich der Hersteilungskosten, insbesondere im Vergleich zum Drückwalzen.

Die erfindungsgemäße Verbindung ist besonders vorteilhaft bei Automatikgetrieben für Kraftfahrzeuge anwendbar, d. h. für einen aus zwei Teiizyfin- dern zusammengesetzten Zylinder in einem Automatikgetriebe zur Aufnahme von Planetenradsätzen und/oder Schaltelementen. Bei dieser Anwendung ist es vorteilhaft, das erste Bauteil, d. h. den ersten Teilzylinder aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff herzustellen, z. B. aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder aus einem austenitischen Stahl. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass im Bereich des ersten Bauteiles ein Drehzahlsensor, welcher nach dem bekannten Hall-Effekt arbeitet, angeordnet werden kann, was bei üblichen Tiefziehstählen, die magnetisierbar sind, nicht möglich ist. Der Sensor kann somit die Drehzahl eines Getriebeteiles, z. B. einer Stegwelle eines Planetenradsatzes erfassen.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 15 gelöst. Danach werden beide Bauteile stirnseitig zueinander ausgerichtet und soweit ineinander geschoben, bis die Stirnflächen der Kronenverzahnung in den Fenstern des anderen Bauteiles anschlagen. Danach erfolgt eine Verriegelung durch die Stützlappen in der anderen entgegengesetzten Axialrichtung. Hierbei sind zwei Varianten möglich: die erste sieht vor, dass die Stützlappen mittels einer von außen angreifenden Vorrichtung in die Fenster des anderen Bauteiles hineingedrückt werden, wobei die Stütziappen aus einer konvexen Vorform in eine konkave Endform schnappen und dabei eine axiale Verspannung beider Bauteile bewirken.

Nach einer zweiten bevorzugten Variante erfolgt die axiale Verriegelung automatisch, d. h. die als elastischen Zungen ausgebildeten Stützlappen federn nach dem Einschieben des inneren Bauteils nach innen und rasten in den Fenstern ein. Hierfür ist keine Vorrichtung erforderlich.

Ein Ausführungsbeispiei der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Zylinder, bestehend aus einem ersten und einem zweiten Teilzylinder, für ein Automatikgetriebe, Fig. 2a einen Teilschnitt durch den ersten Teiizylinder,

Fig. 2b eine Teilansicht in Richtung A auf den ersten Teilzylinder,

Fig. 3a einen Teilschnitt durch den zweiten Teilzylinder,

Fig. 3b eine Ansicht in Richtung B auf den zweiten Teilzylinder,

Fig. 4a eine erfindungsgemäße Verbindung beider Teilzylinder als

Einzelheit X aus Fig. 1 und Fig. 4b die Einzelheit X in einer Ansicht.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch einen Zylinder 1 , welcher in einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges verwendbar ist, und zwar zur Aufnahme eines nicht dargestellten Planetenradsatzes und von ebenfalls nicht dargestellten Schalteiementen. Der Zylinder 1 ist aus zwei Teiizylindem, einem ersten Teilzylinder 2 und einem zweiten Teilzylinder 3 zusammengesetzt, welche durch eine Steckverbindung 4 fest miteinander verbunden sind. !m äußeren stirnseitigen Bereich des Teilzylinders 2 ist eine Führungsscheibe 5 angeordnet, welche über eine Mitnahmeverzahnung 5a, 2a mit dem ersten Teilzylinder 2 verbunden ist. Die Führungsscheibe 5 ist Teil des nicht dargestellten Planetenradsatzes. Am entgegengesetzten Ende des Zylinders 1 ist ein Hohlrad 6 fest mit dem Teilzylinder 3 verbunden, d. h. durch eine Schweißnaht 7, wobei auch eine Mitnahmeverzahnung an Stelle der Schweißnaht 7 möglich wäre. Im Bereich des ersten Teilzylinders 2 ist ein Drehzahlsensor 8 angeordnet, welcher aus einem außerhalb des Teilzylinders 2 angeordneten, feststehenden Sensorteil 8a und einem innerhalb des ersten Teilzylinders 2 angeordneten, rotierenden IVIagnetring 8b besteht. Der erste Teilzyiinder 2, welcher sich somit zwischen dem Sensorteil 8a und dem rotierenden Magnetring 8b befindet, ist aus einem nicht magnetisierbaren Material, vorzugsweise aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder einem austenitischen Stahl wie beispiels-

weise V4A hergestellt. Damit ist der nach dem bekannten Hail-Effekt arbeitende Drehzahlsensor 8 funktionsfähig. Der zweite Teiizyfinder 3 ist aus einem handelsüblichen Tiefziehstahl hergesteift und daher mit dem Hohlrad 6 verschweißbar. Beide Tei!zylinder 2, 3 sind vorzugsweise Tiefziehteile, d. h. durch Tiefziehen aus einer Blechplatine hergestellt.

Fig. 2a und Fig. 2b zeigen den ersten Teilzylinder 2 in einem Schnitt und in einer Draufsicht (in Richtung A). Der erste Teilzyiinder 2 weist stirnseitig, d. h. im Bereich der Verbindung 4 (Fig. 1 ) eine Stirn- oder Kroneπverzahnung 9 auf, welche aus einer Vielzahl von stirnseitig angefasten Lappen oder Zähnen 9a und zwischen diesen angeordneten Lücken 9b besteht. Auf dem Umfang des Teilzylinders 2 sind ferner rechfeckförmig oder quadratisch ausgebildete öffnungen in Form von Fenstern 10 angeordnet, auf deren Bedeutung weiter unten eingegangen wird.

Fig. 3a und Fig. 3b zeigen den Teiizylinder 3 im Schnitt und in einer Draufsicht (in Richtung B). Der zweite Teiizylinder 3 weist eine Stimkante 3a und im stirnseitigen Bereich einen Innendurchmesser D1 auf, welcher dem Außendurchmesser des ersten Teilzyiinders 2 entspricht, und einen verringerten Innendurchmesser D2, welcher dem Innendurchmesser D2 des ersten Teilzylinders 2 entspricht. Der übergang vom größeren Innendurchmesser D1 auf den kfeineren Innendurchmesser D2 ist als Schräge 11 dargesteiit. Im Bereich der Schräge 11 sind, über den Umfang verteilt, rechteckförmige öffnungen in Form von Fenstern 12 aus dem Zylindermantel des zweiten Teilzylinders 3 ausgeschnitten, welche in ihrer Breite (in Umfangsrichtung) der Breite der Zähne 9a der Stirnverzahnung 9 des ersten Teilzylinders 2 entsprechen. Im Zylindermantel des zweiten Teilzyiinders 3 sind ferner Zungen 13, so genannte Stützlappen, freigeschnitten, d. h. sie sind von einem etwa U-förmig ausgebildeten Spalt 14 umgeben. Wie aus Fig. 3a ersichtlich, sind die Stützlappen 13 im Querschnitt konvex gekrümmt und ragen etwas über die Spaltöffnung 14 nach außen. Die dargestellte Ausbildung der Stützlappen 13 stellt eine so ge-

nannte Vorform dar, d. h. eine Form vor der Montage der beiden Teilzylin- der 2, 3. Dadurch ist es möglich, dass der erste Teilzylinder 2 in axiaier Richtung in den zweiten Teilzylinder 3 eingeschoben werden kann, sodass die leicht angefasten Zähne 9a in Eingriff mit den Fenstern 12 kommen können. Die Fenster 12 weisen Anschlagflächen 12a auf, an welchen die Stirnseiten 9c der Stirn Verzahnung 9 zum Anschlag kommen.

Fig. 4a und Fig. 4b zeigen die Einzelheit X aus Fig. 1 , d. h. die Verbindung 4 der beiden Teilzylinder 2, 3 in vergrößerter Darstellung. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet. Die stirnseitigen Bereiche der ineinander geschobenen Teilzylinder 2, 3 bilden einen überiappungsbereich ü, welcher von den Stirnflächen 9c der Stirnverzahnung 9 bis zur Stirnkante 3a des zweiten Teilzyiinders 3 reicht, Die Vorform des Stützlappens 13 ist hier gestrichelt dargestellt. Der Stütziappen 13 ist durch eine nicht dargestellte Vorrichtung in die Position 13' (ausgezogene Linien) nach innen eingedrückt, sodass er mit seiner Stirnfläche 13a gegen die entsprechende Anlagefläche 10a des Fensters 10 drückt - dadurch wird eine axiaie Verspannung der beiden Teilzylinder 2, 3 erzielt. über diese Verbindung durch die Stützlappen 13' des zweiten Teilzyiinders 3 können axial gerichtete Zugkräfte zwischen beiden Teilzylindern 2, 3 übertragen werden. Druckkräfte in axialer Richtung werden über die Stirnverzahnung 9 übertragen. Umfangskräfte zwischen den beiden Teilzylindern 2, 3 werden ebenfalls über die Stirn Verzahnung übertragen 9, allerdings über die seitlichen Flächen der Zähne 9a, welche in Fig. 4a als kreuzschraffierte Fläche F dargestellt sind.

Abweichend vom dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die Stützlappen 13 auch als elastisch federnde Zungen ausgebildet sein, welche beim Einschieben des ersten Teilzyiinders in den zweiten Teilzylinder zunächst durch die Stirnfläche des ersten Teilzyiinders nach außen gedrückt werden und - nach dem Anschlagen der Stirnflächen 9c an den Anschlagflächen 12a - in die Fenster 10 zurückfedern.

Bezugszeichen

1 Zyitnder

2 erster Teiizylinder

2a Mitnahmeverzahnung

3 zweiter Teiizylinder

3a Stirnkante

4 Verbindung (erster und zweiter Teifzylinder)

5 Führungsscheibe

5a Mitnahmeverzahnung

6 Hohirad

7 Schweißnaht

8 DrehzahJsensor

8a Sensorteii

8b Magnetring

9 Stirnverzahnung

9a Zahn

9b Lücke

9c Stirnfläche

10 Fenster

10a Anschiagfläche

11 Schräge

12 Fenster

12a Anschlagfläche

13 Stützlappen

13' Stütziappen (Endform)

13a Stirnfläche

14 Spalt

D1 Außendurchmesser (erster Teiizyünder)

D2 Innendurchmesser (erster Tetizylinder)

F übertragungsfläche ü überlappungsbereich