HERSTELLUNG EINER FÜGEVERBINDUNG, VERFAHREN ZUR OBERFLÄCHENBEHANDLUNG EINES

BAUTEILES AUS STAHL UND BAUTEIL AUS STAHL

Die Erfindung betrifft ein Führungselement, ein Schaltelement für eine Schaltvorrichtung eines Kraftfahrzeuggetriebes sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung, wie in den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 8 und 13 beschrieben.

Ein Führungselement ftir ein Schaltelement einer Schaltvorrichtung ist aus DE 10 2007 009 120 Al bekannt, das einen durch Urformen einstückig hergestellten Grundkörper aus Kunst- stoff ausbildet und an einer Basis senkrecht vorragende Schenkel und zwischen den Schenkeln ein erstes Steckelement aufweist. Die Außenkontur des ersten Steckelementes korrespondiert formschlüssig mit einer Innenkontur eines in einem Aufhahmebereich für das Führungselement vorgesehenen Langloches. An den Schenkeln ragen jeweils zweite Steckelemente vor, welche stabförmig gestaltet sind. Der Aufhahmebereich weist ferner trichterförmig geformte Durchgangslöcher auf, in welche die zweiten Steckelemente einfuhrbar sind. Das Führungselement wird am Aufhahmebereich des Schaltelementes befestigt, in dem dieses vorerst über die Steckelemente in das Langloch und die Durchgangslöcher eingesteckt und anschließend das freie Ende der zweiten Steckelemente durch Wärmeeintrag mittels Ultraschall verformt werden, sodass das Durchgangsloch mit dem Material des Überstands ausge- füllt und der Blechabschnitt im Aufnahmebereich in dem Durchgangsloch hintergriffen ist.

Aus der DE 10 2006 032 782 Al und DE 199 01 674 Al sind Führungselemente bekannt, die aus zwei Führungselementteilen bestehen, welche auf einem Aufhahmebereich am Schaltelement miteinander durch Ultraschall verschweißt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Führungselement und ein Schaltelement zu schaffen, die mit hoher Fertigungsgenauigkeit, geringerem Herstellungsaufwand herstellbar sind, einen zuverlässigen Betrieb einer Schaltvorrichtung ermöglichen, und ein Fügeverfahren zu schaffen, durch welches eine zuverlässige (dauerhafte) Fügeverbindung zwischen dem Führungselement und dem Schaltelement kostengünstig hergestellt werden kann. Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Von Vorteil ist, dass der Grundkörper durch aus dem Stand der Technik bekannte Urformtechniken, beispielsweise Spritzgießen, als Massenprodukt spanlos herstellen Iässt und alleinig über die an den Seitenwänden vorgesehenen Führungsflächen das Führungselement an einem Aufnahme- bereich eines Schaltelementes in der für dessen Anwendung in einer Schaltvorrichtung erforderlichen Positioniergenauigkeit aufgenommen wird. Das Führungselement weist einen Grundkörper auf, welcher einen geschlossenen Rahmen bildet und deshalb besonders formstabil ist. Dadurch kann das Führungselement hohe Schaltkräfte auf Getriebeteile übertragen oder aufnehmen und wird selbst bei unsachgemäßen Schaltbewegungen keine Beschädigung am Grundkörper auftreten.

Die Formstabilität des Führungselementes kann zusätzlich durch die im Anspruch 2 vorgeschlagenen Merkmale erhöht werden.

Von Vorteil ist auch die Ausgestaltung nach Anspruch 3, da die Positioniergenauigkeit des Führungselementes auf einem Aufnahmebereich eines Schaltelementes von schmalen Führungsrippen übernommen wird.

Von Vorteil sind auch die Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 4 und 5, da während der Herstellung der Fügeverbindung die, durch die Aufschiebebewegung des Führungselementes auf einen Aufnahmebereich des Schaltelementes in der als Sackloch ausgebildeten Einstecköffnung eingeschlossene Luft über den Strömungskanal entweichen kann. Werden das Führungselement und das Schaltelement durch Schweißen miteinander verbunden, so kann außerdem der dabei entstehende Schweißdampf ebenfalls über den Strömungskanal abgeleitet werden. Darüber hinaus kann durch produktionsbedingte Form- und/oder Maßabweichungen des Führungselementes und/oder des Schaltelementes im Aufnahmebereich das Materialvolumen, welches an bestimmten Materialbereichen durch Wärmeeintrag abgeschmolzen wird, sowie die Materialverteilung am Aufhahmebereich variieren. Durch den Strömungskanal ist es nunmehr möglich, dass ein variierendes Materialvolumen keine Auswirkungen auf die Qualität der Fügeverbindung hat. Beim Schweißen werden zur Herstellung der Fügeverbindung zwischen dem Führungselement und dem Schaltelement gezielt Materialbereiche geschmolzen. Sollte das an diesen Material bereichen abgeschmolzene Materialvolumen größer als das Aufnahmevolumen der im Aufhahmebereich angeordneten Füllräume sein, kann das überschüssige, abgeschmolzene Material in den Strömungskanal abfließen und dort verfestigen.

Gemäß einer Ausführung nach Anspruch 6 ist innerhalb der Einstecköffiiung am Grundkörper ein Materialbereich vorgesehen, welcher durch Wärmeeintrag schmilzt, wobei die entstehende Schmelze in am Aufhahmebereich des Schaltelementes vorgesehene Füllräume abfließt und nach dem Erstarren der Schmelze, im Aufhahmebereich eine Foπnschlussverbindung zwischen dem Führungselement und dem Schaltelement ausgebildet ist.

Durch die Ausbildung nach Anspruch 7 wird eine gezielte wie auch konzentrierte Energieeinleitung auf den innerhalb der Einstecköffiiung vorgesehenen Materialbereich ermöglicht, wobei der Materialbereich sehr rasch aufschmilzt, wenn dieser mit Wärme beaufschlagt wird und dadurch die Schweißzeit niedrig gehalten werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird aber auch durch die Merkmale des Anspruches 8 gelöst. Das Schaltelement ist an einem Aufhahmebereich mit dem, mit hoher Fertigungsgenauigkeit hergestellten und besonders formstabilen Führungselement ausgestattet und können dadurch vom Schaltelement hohe Schaltkräfte übertragen werden.

Gemäß Anspruch 9 ist das Führungselement in der oben beschriebenen Ausgestaltung realisiert.

Von Vorteil ist auch die Weiterbildung und die Maßnahme nach den Ansprüchen 10 und 14, da die am Schaltelement im Aufhahmebereich angeordnete Vertiefungsnut (Füllraum) am Fortsatz eine Hinterschneidung bildet, welche mit dem, durch den Wärmeeintrag auf den Materialbereich schmelzenden Material ausgefüllt wird, wobei das erstarrte Material den Fortsatz formschlüssig hintergreift und somit das Führungselement am Schaltelement dauerhaft sicher befestigt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Schaltelementes sind im Anspruch 1 1 beschrieben. Der

Aufnahmebereich ist an den Enden des Schaltarmes oder an einem Schaltfinger vorgesehen. Dadurch kann das Schaltelement auf einfache Weise in der Massenfertigung hergestellt werden. Eine besonders wirtschaftliche Herstellung des Schaltelementes wird erreicht, wenn der Schaltarm und der Schaltfinger im Stanz- und Umformverfahren spanlos hergestellt sowie durch Strahlschweißen miteinander verbunden werden, wie im Anspruch 12 beschrieben.

Die Aufgabe der Erfindung wird aber auch durch die Maßnahmen im Anspruch 13 gelöst. Dabei ist von Vorteil, dass das Führungselement und das Schaltelement noch während ihrer Relativbewegung miteinander gefügt werden, sodass die Produktionszeit, die zur Herstellung der Fügeverbindung zwischen dem Führungselement und dem Schaltelement benötigt wird, erheblich verringert und dadurch die Herstellkosten reduziert werden können. Das Führungs- dement und das Schaltelement können in Richtung von nur einer Bewegungsachse miteinander gefügt werden, was einen zuverlässigen (robusten) Fügeprozess und den Einsatz einfacher Füge- und Positioniervorrichtungen erlaubt.

Die Erfindung betrifft ferner einen oberflächenbehandelten Bauteil aus Stahl und ein Verfah- ren zur Oberflächenbehandlung, insbesondere Randschichthärten, desselben, wie in den O- berbegriffen der Ansprüche 15 und 24 beschrieben.

Aus der DE 39 16 455 Al ist ein Bauteil aus Stahl und ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung desselben bekannt, bei dem Funktionsflächen durch Laserbehandlung gehärtet werden. Dabei wird eine Vielzahl von nebeneinander liegenden und teilweise überlappenden Härtespuren hergestellt. Wenn sich Härtespuren überlappen, wird das Material an der Grenze zwischen neuer und vorhergehender Härtespur erneut erwärmt, sodass eine Anlasszone entsteht, in welcher der Härtegrad sinkt. Somit weist der Bauteil in dieser Zone einen niedrigen Verschleißwiderstand auf.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Bauteiles aus Stahl zu schaffen, mit welchem am Bauteil über einen oder mehrere Oberflächenab- schnitt(e) ein gleichmäßiger Härtegrad hergestellt werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Maßnahmen und Merkmale in den Ansprüchen 15 und 24 gelöst. Neben den bei der Oberflächenbehandlung durch einen hochdichten Energiestrahl, insbesondere mit dem Laserstrahlhärten verbundenen Vorteile, wie feines Härtegefüge mit optimalen mechanischen Eigenschaften, minimaler Verzug durch geringe Wärmeeinbrin- gung, die Möglichkeit der Behandlung von komplizierten dreidimensionalen Bauteilgeometrien und Integration in einem kontinuierlichen Fertigungsablauf und dgl., kann zusätzlich auch über einen relativ zu einer Bestrahlungsfläche, welche durch jeden Energiestrahl auf dem Oberflächenabschnitt erzeugt wird, größeren Oberflächenabschnitt flächendeckend ein gleichmäßiger Härtegrad erreicht werden, daher selbst wenn in Bewegungsrichtung des jeweiligen Energiestrahles eine Abmessung der Bestrahlungsfläche kleiner ist als eine Abmessung eines der Oberflächenabschnitte. Die Abmessung der Bestrahlungsfläche quer zur Bewegungsrichtung des jeweiligen Energiestrahles entspricht entweder dabei etwa einer Abmessung des Oberflächenabschnittes (Fig. 12) oder zumindest einer Abmessung der Oberflächen- zone quer zur Bewegungsrichtung des jeweiligen Energiestrahles (Fig. 13). Werden nun die

Energiestrahlen über die jeweiligen Oberflächenzonen des Oberflächenabschnittes relativ zum Bauteil bewegt, wird am Oberflächenabschnitt eine einzige „Härtspur" erzeugt, welche sich über die gesamte Länge und Breite des Oberflächenabschnittes erstreckt.

Eine durchgängige Oberflächenbehandlung im Oberflächenabschnitt wird durch die Maßnahme nach Anspruch 16 erreicht.

Von Vorteil ist auch die Maßnahme nach Anspruch 17, da eine Oberflächenbehandlung gleichzeitig an mehreren Oberflächenabschnitten durchgeführt wird und damit das Behand- lungsverfahren besonders wirtschaftlich betrieben werden kann.

Gemäß dem Verfahren nach Anspruch 18 wird ein Bauteil auf drei Seiten einer Oberflächenbehandlung unterzogen. Die zu behandelnden Oberflächenabschnitte weisen eine Breite und eine gestreckte Länge auf. Die Energiestrahlen erzeugen auf einem Oberflächenabschnitt je- weils eine Bestrahlungsfläche, welche quer zur Bewegungsrichtung der Energiestrahlen eine erste Abmessung (Länge/Breite) aufweist, die zumindest der maximalen Breite eines der zu behandelnden Oberflächenabschnitte entspricht, während eine zweite Abmessung (Breite/Länge) in Bewegungsrichtung der Energiestrahlen kleiner ist als die gestreckte Länge. Die Energiestrahlen werden mit der Breitseite ausgehend von einem Grenzbereich (Startposition) im ersten Oberflächenabschnitt in entgegen gesetzte Bewegungsrichtungen bis zum zweiten und dritten Oberflächenabschnitt rechnergesteuert verfahren und dabei die Oberflächenabschnitte behandelt. Die dabei erzeugte Härtespur entspricht in ihrer Breite der Breite der O- berflächenabschnitte, sodass eine zweite, parallele Härtespur nicht erzeugt werden muss. Die- se Maßnahme hat den Vorteil, dass über nur zwei Energiestrahlen ein Bauteil auf drei Seiten behandelt werden kann und dabei an allen Oberflächenabschnitten ein gleichmäßiger Härtegrad erzeugt wird.

Ebenso wird gemäß dem Verfahren nach Anspruch 19 ein Bauteil auf drei Seiten einer Oberflächenbehandlung unterzogen. Die zu behandelnden Oberflächenabschnitte weisen in Bewegungsrichtung der Energiestrahlen eine Breite und quer zur Bewegungsrichtung der Energiestrahlen eine gestreckte Länge auf. Die Energiestrahlen erzeugen jeweils eine Bestrahlungsfläche, welche quer zur Bewegungsrichtung der Energiestrahlen eine erste Abmessung (Län- ge/Breite) aufweist, die zumindest der halben gestreckten Länge eines ersten Oberflächenab- schnittes zuzüglich der Länge des zweiten oder dritten Oberflächenabschnittes entspricht, während eine zweite Abmessung (Breite/Länge) in Bewegungsrichtung der Energiestrahlen kleiner ist als die Breite eines der Oberflächenabschnitte. Die Energiestrahlen werden mit der Breitseite ausgehend von einer Startposition bis zu einer Endposition gleichsinnig und parallel zu einem Grenzbereich im ersten Oberflächenabschnitt rechnergesteuert verfahren und dabei gleichzeitig zwei Oberflächenabschnitte behandelt. Die dabei erzeugte Härtespur entspricht in ihrer gestreckten Länge der gestreckten Länge der Oberflächenabschnitte, sodass eine zweite, parallele Härtespur nicht erzeugt werden muss. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass über nur zwei Energiestrahlen ein Bauteil auf drei Seiten behandelt werden kann und dabei an allen Oberflächenabschnitten ein gleichmäßiger Härtegrad erzeugt wird.

Werden die Energiestrahlen jeweils zu einem Linienfokus geformt, wie im Anspruch 20 beschrieben, kann eine großflächige Behandlung mit gleichmäßigem Härteergebnis erreicht werden.

Eine vorteilhafte Maßnahme ist auch im Anspruch 21 beschrieben, weil damit die Randschicht des Bauteiles im Bereich des zu behandelnden Oberflächenabschnittes von den Energiestrahlen in unmittelbar aufeinander folgenden Bewegungszyklen nacheinander von einem niedrigeren Temperaturniveau auf eine höheres Temperaturniveau bis hin auf Austenitisie- rungstemperatur erwärmt wird, ohne dabei den Bauteil durch die thermische Einwirkung im Kantenbereich zu beschädigen. Damit kann ferner auch im Kantenbereich ein gewünschtes Härteniveau hergestellt werden. Mit der Maßnahme nach Anspruch 22 kann das Abschmelzen einer Kante des Bauteiles durch Regelung der Bewegungsgeschwindigkeit vermieden werden.

Wird die Oberflächenbehandlung unter Schutzgasatmosphäre durchgeführt, wie im Anspruch 23 beschrieben, wird eine Verzunderung an den Oberflächenabschnitten vermieden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:

Fig. 1 eine erste Ausführung einer Schaltvorrichtung in perspektivischer Ansicht;

Fig. 2 ein Schaltelement gemäß Fig. 1 in perspektivischer Ansicht;

Fig. 3 eine erste Ausführung eines Führungselementes in perspektivischer Ansicht;

Fig. 4 eine zweite Ausführung eines Führungselementes in perspektivischer Ansicht;

Fig. 5a, 5b einen Teilabschnitt des Schaltelementes mit dem Aufnahmebereich für das Führungselement gemäß Fig. 3, in unterschiedlichen Ansichten;

Fig. 6a, 6b einen Teilabschnitt des Schaltelementes mit dem Aufnahmebereich für das Führungselement gemäß Fig. 4, in unterschiedlichen Ansichten;

Fig. 7 eine zweite Ausführung einer Schaltvorrichtung in perspektivischer Ansicht;

Fig. 8a-8d die aufeinander folgenden Verfahrensschritten zur Herstellung einer Fügever- bindung zwischen einem Führungselement und einem Schaltelement gemäß der ersten Ausführung; Fig. 9a-9d die aufeinander folgenden Verfahrensschritten zur Herstellung einer Fügeverbindung zwischen einem Führungselement und einem Schaltelement gemäß der zweiten Ausführung;

Fig. 10 eine dritte Ausführung eines Führungselementes in Draufsicht;

Fig. 1 Ia-I Id die aufeinander folgenden Verfahrensschritten zur Herstellung einer Fügeverbindung zwischen einem Führungselement und einem Schaltelement gemäß der dritten Ausführung;

Fig. 12a, 12b einen erste Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit aufeinander folgenden Verfahrensschritten zur Oberflächenbehandlung eines Bauteiles durch Bestrahlung mit Energiestrahlen, wobei sich die Energiestrahlen nach Fig. 12a in einer Startposition und nach Fig. 12b in einer Endposition befin- den;

Fig. 13a, 13b einen zweite Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit aufeinander folgenden Verfahrensschritten zur Oberflächenbehandlung eines Bauteiles durch Bestrahlung mit Energiestrahlen, wobei sich die Energiestrahlen nach Fig. 13a in einer Startposition und nach Fig. 13b in einer Endposition befinden.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer- den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

In Fig.1 ist eine erste Ausführung einer Schaltvorrichtung 1 für ein nicht dargestelltes Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges in perspektivischer Ansicht gezeigt. Die Schaltvorrichtung 1 umfasst eine im nicht dargestellten Getriebegehäuse ortsfest angeordnete Schaltachse 2 (Führung) und verschiebbar auf der Schaltachse 2 angeordnete Schaltelemente 3, 4, 5.

Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigte Schaltvorrichtung 1 ist für ein 5-Gang- Getriebe gezeigt, wobei durch Verschieben der Schaltelemente 3, 4, 5 in Längsrichtung der Schaltachse 2 zwischen den Getriebestufen gewechselt werden kann. In der Ausgangsstellung befinden sich die Schaltelemente 3, 4, 5 in einer neutralen Stellung, von der aus der gewünschte Gang durch Verschieben der Schaltelemente 3, 4, 5 ausgewählt werden kann. Mit dem Schaltelement 3 kann zwischen dem ersten und zweiten Gang gewechselt werden. Das Schaltelement 4 dient zum Auswählen des dritten und vierten Ganges. Das Schaltelement 5 erlaubt das Wechseln zwischen dem fünften Gang und dem Rückwärtsgang. Die Anzahl der Schaltelemente 3, 4, 5 variiert abhängig von der Anzahl der zu schaltenden Gänge. Im einfachsten Ausführungsbeispiel weist die Schaltvorrichtung 1 ausschließlich ein Schaltelement 3 auf.

Die Schaltelemente 3, 4, 5 umfassen jeweils einen Schaltarm 6, 7, 8, Schaltfinger 9, 10, auf den Schaltfingern 9, 10 befestigte Führungselemente 11, 12, eine Führung 13 und eine Betätigungsvorrichtung 14. Die Führungselemente 11, 12 sind nach dieser Ausführung als so genannte Gleitschuhe ausgebildet.

In nachfolgender Beschreibung - gemäß den Fig. 2 bis 7 - wird ausschließlich auf das Schaltelement 3 Bezug genommen, da sich die Schaltelemente 3, 4, 5 lediglich durch die Ausbildung des Schaltarmes 6, 7, 8, wie aus Fig. 1 ersichtlich, unterscheiden. Die Schaltarme 6, 7, 8 sind jeweils aus zumindest einem Blechzuschnitt durch Umformen, insbesondere Kaltumfor- mung, wie Biegen, Pressen und dgl., hergestellt. Der Blechzuschnitt wird vorzugsweise durch Stanzen bereits mit dem Fertigmaß hergestellt.

Das Schaltelement 3 wird anhand der Fig. 2 näher beschreiben. Der Schaltarm 6 weist einen vorderen Armabschnitt 15, einen hinteren Armabschnitt 16 und einen zwischen diesen ange- ordneten, mittleren Armabschnitt 17 auf. Der vordere Armabschnitt 15 ist plattenformig ausgebildet und weist auf einer ersten Seite eine durch Umformen, insbesondere Kaltumformung, hergestellte Führungsaufnahme 18 auf, an welcher die Führung 13 gelagert ist. Die Führung 13 ist nach diesem Ausfuhrungsbeispiel durch ein Führungsrohr gebildet, an dessen Enden jeweils eine Gleitbuchse 19 eingepresst ist.

Die Führungsaufhahme 18 weist in Richtung einer Längsachse 20 der Führung 13 mit Ab- stand voneinander angeordnete Auflageabschnitte auf, die jeweils in Richtung der Längsachse 20 mit Abstand parallel verlaufende Nocken 21, 22 und eine sich zwischen diesen bogenförmig erstreckende Senke 23 umfassen. Nach gezeigter Ausführung ist zwischen den Auflageabschnitten eine fensterartige Ausnehmung 24 ausgebildet.

Die Führung 13 und der Schaltarm 6 sind über durch Löten, Kleben oder Strahlschweißen, wie Laser- oder Elektronenstrahlschweißen, hergestellte Fügeverbindungen (Fügenähte) miteinander verbunden.

Wie in Fig. 2 ersichtlich, sind die etwa L-förmig gestalteten Schaltfinger 9, 10 am vorderen Abschnitt 15 des Tragarmes 6 auf einer der Führung 13 gegenüberliegenden, zweiten Seite angeordnet. Die Schaltfinger 9, 10 sind jeweils aus zumindest einem Blechzuschnitt durch Umformen, insbesondere Kaltumformung, wie Biegen, Abkanten, Pressen und dgl., hergestellt. Der Blechzuschnitt wird vorzugsweise durch Stanzen bereits mit dem Fertigmaß hergestellt. Die Schaltfinger 9, 10 sind in einer auf die Längsachse 20 senkrecht verlaufenden Querebene beidseitig zur Führung 13 und in Bezug auf eine in Richtung der Längsachse 20 verlaufenden Führungsebene symmetrisch angeordnet, wobei zwischen den am Schaltarm 6 vorragenden Enden der Schaltfinger 9, 10 ein Schaltmaul 25 ausgebildet ist.

Die Schaltfinger 9 weisen einen Montageschenkel und einen von diesem abgewinkelten Betä- tigungsschenkel auf. Die Betätigungsschenkel bilden jeweils einen mehrmals abgewinkelten Querschnitts verlauf aus und erweitern sich mit zunehmendem Abstand vom Montageschenkel bis auf einen parallel zur Führungsebene verlaufenden Endteil der Schaltfinger 9.

Jeder Schaltfinger 9 weist einen, dem am Schaltarm 6 vorragenden Ende benachbarten Auf- nahmebereich 26 auf, wo das noch näher zu beschreibende Führungselement 11 bzw. der Gleitschuh befestigt ist. Wie in Fig. 2 ersichtlich, weisen die Schaltfinger 9 eine vom Montageschenkel mit zunehmendem Abstand in Richtung zum Betätigungsschenkel verjüngende Breite auf.

Der Schaltarm 6 ist ferner im vorderen Abschnitt 15 zwischen den beiden Schaltfingern 9 mit einem dritten Schaltfinger 10 ausgestattet, der L-förmig gestaltet ist und an seinem am Schaltarm 6 vorragenden Ende in einem Aufhahmebereich 26 ein Führungselement 12 bzw. einen Gleitschuh trägt. Der Schaltfinger 10 ist nicht zwingender Weise notwendig, kann jedoch bei unsachgemäßer Betätigung der Schaltvorrichtung 1 der Fall auftreten, dass die Schaltkräfte wesentlich höher sind als im Normalbetrieb. Sodann können die „hohen" Schaltkräfte über- wiegend vom Schaltfinger 10 und Führungselement 12 aufgenommen werden.

Die Schaltfinger 9, 10 ragen mit ihren Führungselementen 11, 12 in einen nicht gezeigten Ringkanal einer Schaltmuffe des Getriebes vor. Mit der Schaltbewegung wird das Schaltelement 3 abhängig von der Getriebestufe relativ zur Schaltachse 2 axial nach links oder rechts verstellt und dabei zumindest die Führungselemente 11 mit der Schaltmuffe in Eingriff verbracht.

Die Schaltfinger 9, 10 und der Schaltarm 6 sind über durch Löten, Kleben oder Strahlschweißen, wie Laser- oder Elektronenstrahlschweißen, hergestellte Fügeverbindungen (Fügenähte) miteinander verbunden.

Der vordere Armabschnitt 15 und mittlere Armabschnitt 17 sind aus einem einzigen Blechzuschnitt durch Umformen, insbesondere Kaltumformung, einstückig hergestellt, wobei der mittlere Armabschnitt 17 bei dem in Fig. 2 gezeigten Schaltelement 3 als auch bei dem in Fig. 1 gezeigten Schaltelement 5 bogenförmig verläuft, während der Armabschnitt 17 des mittleren Schaltelementes 4 in Verlängerung zum vorderen Aπnabschnitt 15 geradlinig verläuft. Zur Gewichtseinsparung sind die Schaltaπne 6, 7, 8 im Bereich des mittleren Armabschnittes 17 mit einer Aussparung 27 ausgestattet.

Die Schaltfinger 9, 10 und der vordere und mittlere Armabschnitt 15, 17 des Schaltarmes 6 sind mit der gleichen Wandstärke 28, 29 ausgebildet, die vorzugsweise zwischen 3 mm und 5 mm, insbesondere 4 mm beträgt. Der Schaltarm 6 weist im hinteren Armabschnitt 16 die Betätigungsvorrichtung 14 auf. Der hintere Armabschnitt 16 ist plattenförmig gestaltet und weist einen Grundkörper 30 und eine in diesem angeordnete Ausnehmung 31 auf, deren Konturen Schaltkulissen 32 ausbilden, letztere mit einer nicht dargestellten Schaltklaue (Schaltfinger) zusammenwirken. Mittels der Schaltklaue wird das Schaltelement 3 entsprechend der gewünschten Getriebestufe auf der Schaltachse 2 axial verschoben.

Der Grundkörper 30 der Betätigungsvorrichtung 14 ist aus einem Blechzuschnitt durch Umformen, insbesondere Kaltumformung, wie Biegen, Pressen und dgl., hergestellt und über durch Löten, Kleben oder Strahlschweißen, wie Laser- oder Elektronenstrahlschweißen, hergestellte Fügeverbindungen (Fügenähte) mit dem Schaltarm 6 verbunden. Der Blechzuschnitt wird vorzugsweise durch Stanzen bereits mit dem Fertigmaß hergestellt. Der hintere Armabschnitt 16 weist gegenüber dem mittleren und vorderen Armabschnitt 15, 17 eine größere Wandstärke 33 auf, die vorzugsweise zwischen 5 mm und 7 mm, insbesondere 6 mm beträgt.

In Fig. 3 ist eine erste Ausführung eines erfindungsgemäßen Führungselementes 11 in perspektivischer Ansicht gezeigt, das einen durch Urformen, insbesondere im Spritzgussverfahren aus Kunststoff, einstückig hergestellten Grundkörper aufweist. Der Grundkörper bildet einen formstabilen, kastenartigen Hohlkörper. Das Führungselement 11 bzw. der Grundkörper umfasst eine erste Seitenwand 35, eine zu dieser mit Abstand angeordnete zweite Seitenwand 36 sowie diese miteinander verbindende und mit gegenseitigem Abstand zueinander angeordnete dritte und vierte Seitenwände 37, 38. Im Grundkörper ist ferner eine durch die Seitenwände 35 bis 38 umgrenzte und sich über einen Teil einer Höhe 39 des Grundkörpers erstreckende Einstecköffnung 40 ausgebildet, die im Querschnitt annähernd rechteckförmig gestal- tet ist. Die Einstecköffnung 40 ist auf einer dem offenen Ende gegenüberliegenden Seite durch einen Boden 41 verschlossen und weist eine dementsprechende Tiefe auf. Der Grundkörper ist an den Seitenwänden 36 bis 38 an ihren der Einstecköffnung 40 zugewandten Innenseiten jeweils mit in zu seiner (nicht dargestellten) Längsachse parallel verlaufenden Führungsrippen 42 versehen, welche an ihren vorragenden Enden Führungsflächen 43 ausbilden. Der Boden 41 bildet auf einer der Einstecköffnung 40 abgewandten Außenseite eine Auflagefläche 54 aus. Zwischen benachbarten Führungsrippen 42 ist ein parallel zur Längsachse des Grundkörpers verlaufender Strömungskanal 44 ausgebildet. Über diese Strömungskanäle 44 kann der während der Herstellung der Fügeverbindung zwischen dem Führungselement 11 und dem Schaltfinger 9, 10, der zwischen dem zu fügenden Ende des Schaltfingers 9, 10 und dem Boden 41 des Führungselementes 11 eingeschlossene Luftpolster entweichen. Ferner kann über die

Strömungskanäle 44 der durch das noch näher zu beschreibende Ultraschallschweißen erzeugte Schweißdampf abgeleitet werden. Darüber hinaus kann jenes Materialvolumen, welches durch den Wärmeeintrag beim Ultraschallschweißen abgeschmolzen wird, geringfügig variieren und die Materialverteilung abweichen, wenn produktionsbedingte Form- und/oder Maß- abweichungen des vorgefertigten Führungselementes 11 und Schaltfingers 9, 10 auftreten.

Die Strömungskanäle 44 ermöglichen es nunmehr, dass gegebenenfalls überschüssiges, abgeschmolzenes Material in die nutartigen Strömungskanäle 44 abfließen kann und somit sichergestellt ist, dass das Führungselement 11 während dem Fügeprozess nicht auf dem flüssigen Materialbad „aufschwimmt" und eine Relativbewegung zwischen dem Führungselement 11 und dem Schaltfinger 9, 10 auslöst, wenn die Sonotrode nach der Beendigung des Schweißverfahrens vom Führungselement 11 abgehoben wird.

Die Führungselemente 11,12 werden von den Schaltfingern 9, 10 getrennt im Spritzguss verfahren hergestellt und die vorgefertigten Führungselemente 11,12 nachträglich auf den Schalt- fingern 9, 10 befestigt, insbesondere durch Ultraschallschweißung auf den hierfür speziell ausgebildeten Aufhahmebereichen 26 mit dem Schaltfinger 9, 10 verbunden.

Beim Ultraschallschweißen wird die zum Plastifizieren benötigte Wärme durch die Umwandlung von Ultraschallschwingungen in mechanische Schwingungen erzeugt und mit einem bestimmten Anpressdruck über die Sonotrode dem zu schweißenden Führungselement 11,12 zugeleitet. Das Führungselement 11,12 aus Kunststoff fungiert hier als Energieträger. Die auf das Führungselement 11,12 auftreffenden, mechanischen Schwingungen werden absorbiert und an der Grenzfläche reflektiert. Aufgrund der Molekularreibung entsteht Wärme, die dem Kunststoff anschmelzen Iässt.

Um die Schweißzeit möglichst gering zu halten, sind so genannte Energierichtungsgeber 45 vorgesehen, mittels welcher eine gezielte wie auch konzentrierte Energieeinleitung auf inner- halb der Einstecköffhung 40 vorgesehene und durch Wärmeeintrag aufschmelzbare Materialbereiche 46 (Aufschmelzbereiche) erreicht wird.

Der Grundkörper weist nach diesem Ausführungsbeispiel an seinen gegenüberliegenden Sei- tenwände 35, 36 ferner sich über einen Teil der Höhe 39 des Grundkörpers unterschiedlich weit erstreckende und in die Einstecköffhung 40 vorragende Materialstege 47 auf, die auf ihrer dem offenen Ende der Einstecköffnung 40 zugewandten Seite mit dem durch Wärmeeintrag aufschmelzbaren Materialbereich 46 versehen sind. Die Materialbereiche 46 bilden die Energierichtungsgeber 45 aus. Nach diesem Ausführungsbeispiel ist der Energierichtungsge- ber 45 durch spitzwinkelige aufeinander zulaufende Begrenzungsflächen 48, 49 (Fig. 8c) definiert, wobei die Begrenzungsflächen 48, 49 in einer Körperkante enden.

Das Ultraschallschweißen bietet den Vorteil, dass sich dreidimensionale Fügenähte bei kurzen Schweißzyklen realisieren lassen, eine Nachbearbeitung der Schweißnähte nicht notwendig ist und im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik bekannten, anderen thermischen Schweißverfahren nur einen Bruchteil der Energie benötigt.

Der Materialsteg 47 ist wiederum auf einer der Einstecköffhung 40 zugewandten Innenseite mit zur Längsachse des Führungselementes 11, 12 parallel verlaufenden Führungsrippen 50 versehen, welche an ihren vorragenden Enden Führungsflächen 51 ausbilden. Zwischen benachbarten Führungsrippen 50 ist ein parallel zur Längsachse des Grundkörpers verlaufender, nutartiger Strömungskanal 52 ausgebildet, wobei die in Bezug auf die Längsachse einander gegenüberliegenden Strömungskanäle 52 aufeinander zulaufen und sich jeweils von den Be- grenzungsflächen 49 bis in den Boden 41 hinein erstrecken.

Das Führungselement 11 weist an seinen einander gegenüberliegenden Seitenwänden 35, 36 auf einer Außenseite parallel zueinander verlaufende Eingriffflächen 53 auf, welche wechselweise abhängig von dem einzulegenden Gang an die betreffende Bordwand der Schaltmuffe angelegt wird.

Auch wenn je Seiten wand 36 bis 38 zwei Führungsrippen 42 vorgesehen sind, ist es genauso gut möglich, dass an jeder Seitenwand 36 bis 38 nur eine Führungsrippe 42 angeordnet ist. Ebenso können auch die Materialstege 47 jeweils nur mit einer Führungsrippen 50 versehen werden.

In der Fig. 4 ist eine zweite Ausführung des erfindungsgemäßen Führungselementes 60 in perspektivischer Ansicht gezeigt, das einen durch Urformen, insbesondere im Spritzgussverfahren aus Kunststoff, einstückig hergestellten Grundkörper aufweist. Der Grundkörper bildet einen formstabilen, kastenartigen Hohlkörper. Das Führungselement 60 bzw. der Grundkörper umfasst eine erste Seitenwand 61, eine zu dieser mit Abstand angeordnete zweite Seitenwand 62 sowie diese miteinander verbindende und mit gegenseitigem Abstand zueinander angeord- nete dritte und vierte Seitenwände 63, 64. Im Grundkörper ist ferner eine durch die Seitenwände 61 bis 64 umgrenzte und sich über einen Teil einer Höhe 65 des Grundkörpers erstreckende Einstecköffnung 66 ausgebildet, die im Querschnitt annähernd rechteckförmig gestaltet ist. Die Einstecköffnung 66 ist auf einer dem offenen Ende gegenüberliegenden Seite durch einen Boden 67 verschlossen und weist eine dementsprechende Tiefe auf. Der Boden 67 bildet auf einer der Einstecköffnung 66 abgewandten Außenseite eine Auflagefläche 55 aus. Der Grundkörper ist an den Seitenwänden 61 bis 64 an ihren der Einstecköffhung 66 zugewandten Innenseiten jeweils mit in zu seiner (nicht dargestellten) Längsachse parallel verlaufenden Führungsrippen 68 versehen, welche an ihren vorragenden Enden Führungsflächen 69 ausbilden.

Zwischen benachbarten Führungsrippen 68 ist ein parallel zur Längsachse des Grundkörpers verlaufender Strömungskanal 70 ausgebildet, welcher die oben beschriebenen Funktionen erfüllt.

Der Grundkörper weist nach diesem Ausführungsbeispiel an seinen gegenüberliegenden Seitenwände 61 , 62 ferner sich über einen Teil der Höhe 65 erstreckende und in die Einstecköffnung 66 vorragende Materialstege 71 auf, die wiederum auf einer Innenseite mit zur Längsachse des Führungselementes 60 parallel verlaufenden Führungsrippen 72 versehen sind, welche an ihren vorragenden Enden Führungsflächen 73 ausbilden. Zusätzlich ist der Grundkör- per an den Materialstegen 71 jeweils mit zumindest einem parallel zur Längsachse des

Grundkörpers verlaufenden, nutartigen Strömungskanal 74 ausgestattet, wobei die in Bezug auf die Längsachse einander gegenüberliegenden Strömungskanäle 74 aufeinander zulaufen und sich jeweils in den Boden 67 hinein erstrecken. Der Strömungskanal 74 grenzt an die Führungsrippen 72 an.

Die in Fig. 4, gezeigte Ausführung des Führungselementes 60 unterscheidet sich gegenüber der in der Fig. 3 gezeigten Ausführung im Wesentlichen dadurch, dass die durch Wärmeeintrag aufschmelzbaren Materialbereiche 75 seitlich neben den Materialstegen 71 im Eckbereich der aufeinander zulaufenden Seitenwände 61 bis 64 angeordnet sind und sich vom Boden 67 parallel zur Längsachse des Führungselementes 60 turmförmig erstrecken. Das vom Boden 67 abgewandte Ende der Materialbereiche 75 ist nach dieser Ausführung pyramiden- förmig ausgebildet und weist geneigt aufeinander zulaufende Begrenzungsflächen 76, 77 auf, deren Kanten zu einer Spitze zusammenlaufen. Diese Materialbereiche 75 bilden die so genannten Energierichtungsgeber 78 aus.

In den Fig. 5a und 5b ist ein Teilabschnitt des Schaltfingers 9 in einer ersten Ausführung in unterschiedlichen Ansichten gezeigt. Der Schaltfinger 9 weist an seinem freien Ende den Aufnahmebereich 26 auf, an welchem das Führungselement 11 unlösbar befestigt wird.

Der Aufnahmebereich 26 umfasst einen durch Umformen, insbesondere Kaltumfoπnung, einstückig mit dem Schaltfinger 9 hergestellten Fortsatz 79, dessen maximale Breite 80 durch parallel zueinander verlaufende Führungsflächen 81 begrenzt ist. Die Stirnkante des Schalt- fϊngers 9 bildet eine Anschlagfläche 82. Die Breite 80 des Fortsatzes 79 ist geringer als eine durch parallel zueinander verlaufende Führungsflächen 83 begrenzte Breite 84 des an den Fortsatz 79 anschließenden Schaltfingerabschnittes. Der Schaltfinger 9 weist über seine gesamte Länge eine konstante Wandstärke 28 auf, welche am Fortsatz 79 und den an diesem anschließenden Schaltfingerabschnitt durch Führungsflächen 85, 86 begrenzt ist.

Der Aufnahmebereich 26 umfasst ferner zwischen dem Fortsatz 79 und dem an diesem anschließenden Schaltfingerabschnitt durch Umformen, insbesondere Kaltumformung, hergestellte Vertiefüngsnuten 87, die sich über die gesamte Wandstärke 28 erstrecken. Die Vertie- fungsnuten 87 sind in Richtung der Längserstreckung des Schaltfingers 9 versetzt angeordnet und weisen jeweils einen sich zwischen den Fügeflächen 81, 83 konvex gekrümmten Nutboden auf. Die Vertiefungsnuten 87 erstrecken sich von den einander gegenüberliegenden Führungsflächen 81, 83 in Richtung einer Längsachse 88 des Schaltfingers 9, wobei deren Tiefe sich Ober einen Teil der Breite 84 des Schaltfingers 9 erstreckt. Die Vertiefungsnuten 87 dienen als Aufnahmekammer und werden mit beim Ultraschallschweißen von den Materialbereichen 46 abgeschmolzenem Material vollständig gefüllt.

In den gemeinsam beschriebenen Fig. 6a und 6b ist ein Teilabschnitt des Schaltfingers 9 in einer zweiten Ausführung in unterschiedlichen Ansichten gezeigt. Der Schaltfinger 9 weist an seinem freien Ende den Aufhahmebereich 26 auf, an welchem das Führungselement 11 unlösbar befestigt wird.

Der Aufnahmebereich 26 umfasst einen durch Umformen, insbesondere Kaltumformung, einstückig mit dem Schaltfinger 9 hergestellten Fortsatz 89, dessen maximale Breite 90 durch parallel zueinander verlaufende Führungsflächen 91 begrenzt ist.

Die Breite 90 des Fortsatzes 89 ist geringer als eine durch parallel zueinander verlaufende Führungsflächen 92 begrenzte Breite 93 des an den Fortsatz 89 anschließenden Schaltfingerabschnittes. Der Schaltfinger 9 weist über seine gesamte Länge eine konstante Wandstärke 28 auf, welche am Fortsatz 89 und den an diesem anschließenden Schaltfingerabschnitt durch Führungsflächen 94, 95 begrenzt ist.

Der Aufhahmebereich 26 umfasst ferner zwischen dem Fortsatz 89 und dem an diesem anschließenden Schaltfingerabschnitt durch Umformen, insbesondere Kaltumformung, hergestellte Vertiefungsnuten 96, die paarweise symmetrisch um eine Längsachse 88 von einander gegenüberliegenden Führungsflächen 91, 92 aufeinander zulaufen und weisen jeweils einen sich zwischen den Fügeflächen 91, 92 konvex gekrümmten Nutboden auf. Eine Tiefe der Ver- tiefungsnuten 96 erstreckt sich über einen Teil der Breite 93 des Schaltfingers 9. Die Vertiefungsnuten 87 dienen als Aufnahmekammer und werden mit beim Ultraschallschweißen von den Materialbereichen 75 abgeschmolzenem Material vollständig gefüllt.

In Fig. 7 ist zweite Ausführung einer Schaltvorrichtung 100 für ein nicht dargestelltes Schalt- getriebe eines Kraftfahrzeuges in perspektivischer Ansicht gezeigt. Die Schaltvorrichtung 100 umfasst zumindest ein im nicht dargestellten Getriebegehäuse gemäß dem Doppelpfeil bewegliches Schaltelement 101 , welches mit Schaltkräften zur Erzeugung von Schaltbewegungen beaufschlagt wird. Das Schaltelement 101 weist einen Schaltarm 102 (Schaltschiene), Schaltfinger 103 (Schaltgabel), auf den Schaltfingern 103 befestigte, erste Führungselemente 104, auf dem Schaltarm 102 befestigte, zweite Führungselemente 105 sowie eine nicht dargestellte Betätigungsvorrichtung auf. Die ersten Führungselemente 104 sind als so genannte Gleitschuhe und die zweiten Führungselemente 105 als Lager ausgebildet. Die Schaltfinger 103 übertragen die Schaltbewegung auf die oben beschriebene (nicht dargestellte) Schaltmuffe.

Der Schaltarm 102 ist aus einem Blechzuschnitt durch Umformen, insbesondere Kaltumformung, wie Biegen, Pressen und dgl., hergestellt und hat eine langgestreckte Grundform mit zwei freien Enden, welche jeweils einen Aufnahmebereich 106 ausbilden, an welchem das zweite Führungselement 105 unlösbar befestigt wird. Das Schaltelement 101 ist über die zweiten Führungselemente 105 in einem nicht dargestellten Getriebegehäuse in Längsrichtung geführt. Der Blechzuschnitt wird vorzugsweise durch Stanzen bereits mit dem Fertigmaß hergestellt.

Die Schaltfinger 103 sind jeweils aus einem Blechzuschnitt durch Umformen, insbesondere Kaltumformung, wie Biegen, Pressen und dgl., hergestellt. Der Blechzuschnitt wird vorzugsweise durch Stanzen bereits mit dem Fertigmaß hergestellt. Der erste Schaltfinger 103 ist unmittelbar mit dem Schaltarm 102 verbunden, während der zweite Schaltfinger 103 über eine Konsole 107 mit dem Schaltarm 102 verbunden ist. Die Konsole 107 ist mit dem Schaltarm 102 verbunden.

Der Schaltfinger 103 und der Schaltarm 102 bzw. die Konsole 107 bzw. Schaltarm 102 und die Konsole 107 sind über durch Löten, Kleben oder Strahlschweißen, wie Laser- oder Elekt- ronenstrahlschweißen, hergestellte Fügeverbindungen (Fügenähte) miteinander verbunden.

Jeder Schaltfinger 103 weist einen, dem am Schaltarm 102 vorragenden Ende benachbarten Aufnahmebereich 108 auf, wo das Führungselement 104 bzw. der Gleitschuh befestigt ist. Der Aufnahmebereich 108 und der Aufnahmebereich 26 sowie das Führungselement 104 und Führungselement 11 sind identisch ausgebildet.

Die Fig. 8a bis 8d zeigen das Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung zwischen einem in Fig. 3 gezeigten, vorgefertigten Führungselement 11 und einem in den Fig. 5a, 5b ge- zeigten, vorgefertigten Schaltfinger 9 in aufeinander folgenden Verfahrensschritten. Die Fügeverbindung wird in einer vollautomatisierten oder teilautomatisierten (nicht dargestellten) Fertigungsanlage hergestellt, welche zumindest zwei Arbeitsstationen aufweist. Die erste Arbeitsstation umfasst eine erste Fügestufe und die zweite Arbeitsstation umfasst eine zweite Fügestufe. In einer bevorzugten Ausführung sind diese Arbeitsstationen über ein automatisiertes Transportsystem verbunden.

Die Fügeverbindung wird in zwei Stufen hergestellt, wobei in der ersten Arbeitsstation von der ersten Fügestufe das vorgefertigte Führungselement 11 auf das Ende des Schaltfingers 9 aufgestülpt (Fig. 8b) und in der zweiten Arbeitsstation von der zweiten Fügestufe das Führungselement 11 durch Schweißen dauerhaft auf dem Ende des Schaltfingers 9 befestigt wird, in dem im Aufnahmebereich 26 zwischen dem Führungselement 11 und dem Schaltringer 9 eine Formschlussverbindung hergestellt wird (Fig. 8d).

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Schaltfinger 9 als auch das Führungselement 11 auf deren Endmaße vorgefertigt und als einzelne Bauteile in der ersten Fügestufe bereitgestellt. Noch bevor der Schaltfinger 9 und das Führungselement 11 in der ersten Fügestufe gefügt werden, müssen diese in deren Lage so zueinander ausgerichtet werden, dass eine Längsachse 88 des Schaltfingers 9 und eine Längsachse 110 des Führungselementes 11 fluchtend verlaufen.

Hierzu wird der Schaltfinger 9 und das Führungselement 11 in der ersten Fügestufe (erste Arbeitsstation) an schematisch eingetragenen Positioniervorrichtungen 111, 112 jeweils in eine zum Vorfugen benötigte Fügeposition verbracht (Fig. 8a). Danach werden durch eine Relativbewegung der Schaltfinger 9 und das Führungselement 11 miteinander vorgefügt (Fig. 8b) und dabei eine auf Reibung basierende Steckverbindung hergestellt.

Sind sowohl der Schaltfinger 9 als auch das Führungselement 11 in deren Fügeposition, fluchten deren Längsachsen 88, 110 und können vorgefügt werden, indem der Schaltfinger 9 und das Führungselement 11 in einer parallel zu den Längsachsen 88, 110 verlaufenden Fügerichtung 113 aufeinander zu bewegt und dabei das Führungselement 11 unter Krafteinwirkung auf das Ende des Schaltfingers 9 aufgeschoben wird. Nach gezeigter Ausführung wird der Schaltfinger 9 an der Positioniervorrichtung 111 in seiner Fügeposition gehalten, während das Führungselement 11 über ein schematisch dargestelltes Fügewerkzeug 114, insbesondere einen Pressenstempel, unter Krafteinwirkung auf das Ende des Schaltfingers 9 aufgepresst wird. Während dem Fügevorgang berühren sich die je- weils einander gegenüberliegenden Führungsflächen 43, 83; 51, 81; 43, 85, 86, sodass der Schaltfinger 9 und das Führungselement 11 im Wesentlich spielfrei vorgefÜgt werden. Das Führungselement 11 wird durch das Fügewerkzeug 114 mit einer Fügekraft auf das Ende des Schaltfingers 9 aufgepresst, die sich durch die Reibung zwischen den sich miteinander berührenden Führungsflächen 43, 83; 51, 81; 43, 85, 86 einstellt.

Das Fügewerkzeug 114 wird durch einen (nicht dargestellten) stufenlos steuerbaren, elektrischen Antrieb, beispielsweise einem Servoantrieb, bewegt, welcher mit einer (nicht dargestellten) elektronischen Auswerteeinheit verbunden ist, die zum Erfassen der Spannkraft und/oder des Verfahrweges des Fügewerkzeuges 114 ausgeführt ist. Die Spannkraft wird aus dem vom Fügewerkzeug 114 auf das Führungselement 11 ausgeübten Drehmoment bzw. Motorstrom des Antriebes ermittelt. Der Verfahrweg des Fügewerkzeuges 114 wird über ein (nicht dargestelltes) Wegmesssystem ermittelt. In der Auswerteeinheit wird ein Soll-Ist- Vergleich der Spannkraft und/oder des Verfahrweges durchgeführt.

Durch Auswertung der Spannkraft und/oder des Verfahrweges kann eine Qualitätskontrolle erfolgen, insbesondere die Maßgenauigkeit des Führungselementes 11 und/oder des Schaltfingers 9 festgestellt werden. So wird beim Aufschieben des Führungselementes 11 auf das Ende des Schaltfingers 9, die zwischen den Führungsflächen 43, 83; 51, 81; 43, 85, 86 erzeugte Reibkraft bzw. Fügekraft überwacht. Liegen beispielsweise Maßabweichungen an den Führungsflächen 43 , 83 ; 51 , 81 ; 43, 85, 86 des Schaltfingers 9 und/oder Führungselementes 11 vor, werden diese durch Ermittlung der Spannkraft und/oder des Verfahrweges und dem in der Auswerteeinheit vollzogenen Soll-Ist-Wert- Vergleich der Spannkraft und/oder des Verfahrweges erfasst und der Schaltfinger 9 und/oder das Führungselement 11 aus dem Produkti- onsprozess durch eine von der Auswerteeinheit angesteuerte Ausschleusvorrichtung als Aus- schussteil(e) ausgeschleust. Dadurch kann unmittelbar festgestellt werden, ob im vormontierten Zustand der Schaltfinger 9 und das Führungselement 11 zueinander im Wesentlichen spielfrei geführt sind und in der nachfolgenden Fügestufe (zweite Arbeitsstation) eine optimale Schweißverbindung hergestellt werden kann. Über den Verfahrweg des Fügewerkzeuges 114 kann die Aufstecktiefe des Führungselemen- tes 11 auf das Ende des Schaltfingers 9 überwacht werden. Das Führungselement 11 kann in Fügerichtung 113 maximal soweit auf den Schaltfinger 9 aufgeschoben werden, bis die durch Wärmeeintrag aufschmelzbaren Materialbereiche 46 am Nutboden der Vertiefungsnuten 87 anstoßen. Wie in Fig. 8b ersichtlich, wird das Führungselement 11 in Fügerichtung 113 bevorzugt nur soweit auf das Ende des Schaltfingers 9 aufgeschoben, dass die Materialbereiche 46 noch mit Abstand zum Nutboden der Vertiefungsnuten 87 positioniert sind. Das Führungselement 11 befindet sich in einer am Schaltfinger 9 vorgefügten Montageposition.

Anhand der Fig. 8c und 8d wird die zweite Fügestufe (zweite Arbeitsstation) beschrieben.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Schaltfinger 9 und das Führungselement 11 im vormontierten Zustand in der zweiten Fügestufe bereitgestellt. Vorzugsweise wird der Schaltfinger 9 mit dem auf dessen Ende aufgesteckten Führungselement 11 durch das Transportsystem von der ersten Arbeitsstation zur zweiten Arbeitsstation transportiert, in welcher das Führungselement 11 durch Ultraschall-Schweißen dauerhaft mit dem Schaltfinger 9 verbunden wird.

Der mit dem Führungselement 11 komplettierte Schaltfinger 9 wird in der zweiten Fügestufe (zweite Arbeitsstation) an einer schematisch eingetragenen Positioniervorrichtung 115 in eine zum Endfugen benötigte Fügeposition relativ zu einer Schweißvorrichtung verbracht (Fig. 8c, 8d).

In der Fügeposition kann nun durch einen Schweißvorgang, insbesondere Ultraschall- Schweißen, zwischen dem Schaltfinger 9 und dem auf diesen endseitig aufgeschobenen Füh- rungselement 11 eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt werden.

Hierzu wird der Schaltfinger 9 mit dem Führungselement 11 und ein Schweißwerkzeug 1 16 in einer parallel zu den Längsachsen 88, 110 verlaufenden Fügerichtung 117 relativ zueinander verstellt und dabei das Führungselement 11 aus seiner vorgefugten Montageposition (Fig. 8b) auf das Ende des Schaltfingers 9 zubewegt. Gleichzeitig wird während diesem Fügevorgang von der Schweißvorrichtung Wärme zugeführt, so dass das Kunststoffmaterial der Materialbereiche 46 zu schmelzen beginnt (Fig. 8c). Es wird solange Wärme zugeführt und Kunststoffmaterial abgeschmolzen, bis die Füllräume in den Vertiefungsnuten 87 mit der Schmelze vollständig ausgefüllt sind und gegebenenfalls die Schmelze bis in die an das offene Ende der Einstecköffhung 40 angrenzenden Strömungskanäle 44 fließt und/oder eine Stirnkante des Schaltfϊngers 9 an einem Anschlag 118 auftrifft (Fig. 8d). Durch die fortwährende Relativbewegung zwischen dem Schaltfinger 9 und dem Führungselement 11 wird das abgeschmolzene Material in die Füllräume eingepresst.

Befindet sich das Führungselement 11 in seiner endgültigen Montageposition relativ zur Fügerichtung 117, wird der Wärmeeintrag beendet und das flüssige (teigige) Kunststoffinaterial erstarrt in den Füllräumen. Der Schaltfinger 9 und das Führungselement 11 werden dabei in ihren Fügepositionen relativ zur Fügerichtung 113 positionsgenau gehalten und kühlt das geschmolzene Material unter Krafteinwirkung durch das Schweißwerkzeug 116 ab.

Nach gezeigter Ausführung wird der Schaltfinger 9 an der Positioniervorrichtung 115 in seiner Fügeposition gehalten, während das Führungselement 11 über das schematisch dargestell- te Schweißwerkzeug 116 (Sonotrode) unter Kraft- und Wärmeeinwirkung auf das Ende des Schaltfingers 9 aufgeschoben wird. Während dem Füge- und Schweißvorgang berühren sich die jeweils einander gegenüberliegenden Führungsflächen 43, 83; 51, 81; 43, 85, 86, sodass der Schaltfinger 9 und das Führungselement 11 im Wesentlich spielfrei zueinander geführt sind. Das Führungselement 11 wird durch das Schweißwerkzeug 116 mit einer Fügekraft auf das Ende des Schaltfingers 9 aufgepresst, die sich durch die Reibung zwischen den sich miteinander berührenden Führungsflächen 43, 83; 51, 81; 43, 85, 86 und die vom Schmelzebad auf das Führungselement 11 entgegen der Fügerichtung 117 resultierenden Gegenkraft einstellt.

Das Schweißwerkzeug 116 wird durch einen (nicht dargestellten) stufenlos steuerbaren, elektrischen Antrieb, beispielsweise einem Servoantrieb, bewegt, welcher mit einer (nicht dargestellten) elektronischen Auswerteeinheit verbunden ist, die zum Erfassen der Spannkraft und/oder des Verfahrweges des Schweißwerkzeug 116 ausgeführt ist. Die Spannkraft wird aus dem vom Schweißwerkzeug 116 auf das Führungselement 11 ausgeübten Drehmoment bzw. Motorstrom des Antriebes ermittelt. Der Verfahrweg des Schweißwerkzeuges 116 wird über ein (nicht dargestelltes) Wegmesssystem ermittelt. In der Auswerteeinheit wird ein SoIl- Ist- Vergleich der Spannkraft und/oder des Verfahrweges durchgeführt. Durch Auswertung der Spannkraft und/oder des Verfahrweges kann eine Qualitätskontrolle erfolgen, insbesondere die Maßgenauigkeit des Führungselementes 11 und/oder des Schaltfingers 9 festgestellt und der Schweißvorgang, beispielsweise das Aufschmelzen eines Materialbereiches 46 oder das Ende des Schweißvorganges überwacht werden. So wird beim Auf- schieben des Führungselementes 11 auf das Ende des Schaltfingers 9, die zwischen den Führungsflächen 43, 83; 51, 81; 43, 85, 86 erzeugte Fügekraft überwacht.

Wird beispielsweise ein Materialbereich 46 nicht ordnungsgemäß abgeschmolzen, wird dies durch Ermittlung der Spannkraft und dem in der Auswerteeinheit vollzogenen Soll-Ist- Wert- Vergleich der Spannkraft erfasst und der Schaltfinger 9 mit dem Führungselement 11 aus dem Produktionsprozess durch eine von der Auswerteeinheit angesteuerte Ausschleusvorrichtung als Ausschussteil(e) ausgeschleust.

Über den Verfahrweg des Fügewerkzeuges 114 kann die Endposition des Führungselementes 11 beim Aufschieben auf das Ende des Schaltfingers 9 überwacht werden. Das Führungselement 11 wird dabei soweit in Fügerichtung 117 auf den Schaltfinger 9 aufgeschoben, bis der Ist-Wert einen Soll- Wert erreicht.

Durch die Auswertung der Spannkraft und des Verfahrweges kann sowohl der ordnungsge- mäße Schweißvorgang als auch die Endposition des Führungselementes 11 beim Aufschieben auf das Ende des Schaltfingers 9 überwacht werden. Wie in Fig. 8d ersichtlich, wird die Aufstecktiefe des Führungselementes 11 auf das Ende des Schaltfingers 9 durch einen Anschlag 118 begrenzt, daher hat der Ist-Wert den Soll-Wert des Verfahrweges erreicht.

In einer bevorzugten Ausführung erfolgt das Schweißen durch Ultraschall-Schweißen, bei dem eine so genannte Sonotrode auf die ebene Auflagefläche 54 aufgesetzt sowie der Schaltfinger 9 mit dem Führungselement 11 und die Sonotrode relativ zueinander bewegt werden. Wie oben beschrieben, werden durch die Sonotrode im Führungselement 11 die Molekühle in Schwingungen versetzt und durch die innere Reibung Wärme erzeugt und die Materialberei- che 46 geschmolzen. Durch die gezielte Energieeinleitung in die Energierichtungsgeber 45, schmilzt dort sehr rasch das Kunststoffmaterial an. Auf gleiche Weise wird auch der vorgefertigte Schaltfinger 10 und das vorgefertigte Führungselement 12 miteinander gefugt.

Die Fig. 9a bis 9d zeigen das Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung zwischen ei- nem in Fig. 4 gezeigten, vorgefertigten Führungselement 60 und einem in den Fig. 6a, 6b gezeigten, vorgefertigten Schaltfinger 9 in aufeinander folgenden Verfahrensschritten. Das Vorfügen und das Schweißen erfolgt wiederum in zwei Fügestufen, wie oben in den Fig. 8a bis 8d beschrieben, wobei sich während dem Fügevorgang in der ersten Fügestufe und dem Füge- und Schweißvorgang in der zweiten Fügestufe sich die jeweils einander gegenüberliegenden Führungsflächen 69, 92; 73, 91 ; 69, 94, 95 berühren, sodass der Schaltfinger 9 und das Führungselement 60 im Wesentlich spielfrei zu einander geführt und gefügt werden. Um Wiederholungen zu vermeiden wird auf die unterschiedlichen Verfahrensausprägungen gemäß den Fig. 8a bis 8d verwiesen.

Im Unterschied zur Ausführung nach den Fig. 8a bis 8d weisen die Füllräume in den Vertiefungsnuten 96 einen Kreisabschnitt mit bestimmter Tiefe auf, welche mit dem von den Materialbereichen 75 abgeschmolzen Kunststoffmaterial vollständig ausgefüllt werden. Es wird solange Wärme zugeführt und Kunststoffmaterial abgeschmolzen, bis die Füllräume in den Vertiefungsnuten 87 mit der Schmelze vollständig ausgefüllt sind und gegebenenfalls die Schmelze bis in die an das offene Ende der Einstecköffhung 66 angrenzenden Strömungskanäle 70 fließt und eine Stirnkante des Schaltfingers 9 an einem Anschlag 119 auftrifft (Fig. 9d). Durch die fortwährende Relativbewegung zwischen dem Schaltfinger 9 und dem Führungselement 60 wird das abgeschmolzene Material in die Füllräume eingepresst.

In Fig. 10 ist das Führungselement 105 von Fig. 7 in Draufsicht gezeigt, welches einen durch Urformen, insbesondere im Spritzgussverfahren aus Kunststoff, einstückig hergestellten Grundkörper aufweist. Der Grundkörper bildet einen foπnstabilen, kastenartigen Hohlkörper. Das Führungselement 105 bzw. der Grundkörper umfasst eine erste Seitenwand 120, eine zu dieser mit Abstand angeordnete zweite Seitenwand 121 sowie diese miteinander verbindende und mit gegenseitigem Abstand zueinander angeordnete dritte und vierte Seitenwände 122, 123. Im Grundkörper ist ferner eine durch die Seitenwände 122 bis 123 umgrenzte und sich über einen Teil einer Höhe des Grundkörpers erstreckende Einstecköffnung 124 angeordnet, die etwa kreuzförmig ausgebildet ist. Die Einstecköffnung 124 ist auf einer dem offenen Ende gegenüberliegenden Seite durch einen Boden 125 verschlossen und weist eine dementspre- chende Tiefe auf.

Der Grundkörper bildet an den Seitenwänden 120 bis 123 an ihren der Einstecköffnung 124 zugewandten Innenseiten parallele Führungsfläche 126 aus. Der Boden 125 bildet auf einer der Einstecköffiiung 124 abgewandten Außenseite eine Auflagefläche 127 (Fig. 1 Ic) aus.

Der Grundkörper weist an seinen gegenüberliegenden Seitenwände 120, 121 ferner sich über einen Teil der Höhe des Grundkörpers unterschiedlich weit erstreckende und in die Einsteck- Öffnung 124 vorragende Materialstege 128 auf, die auf ihrer dem offenen Ende der Einsteck- öffhung 124 zugewandten Seite mit dem durch Wärmeeintrag aufschmelzbaren Materialbereich 129 versehen sind. Die Materialbereiche 129 bilden Energierichtungsgeber 130 aus. Nach diesem Ausführungsbeispiel ist der Energierichtungsgeber 130 durch spitzwinkelige aufeinander zulaufende Begrenzungsflächen 131, 132 definiert, wobei die Begrenzungsflä- chen 131, 132 in einer Körperkante enden.

Der Materialsteg 128 weist wiederum auf einer der Einstecköffhung 124 zugewandten Innenseite an den gegenüberliegenden Seitenwände 120, 121 angeformte und zur Längsachse des Führungselementes 105 parallel verlaufende Führungsrippen 133 versehen, welche an ihren vorragenden Enden Führungsflächen 134 ausbilden. Der Grundkörper weist zu beiden Seiten der Führungsrippe 133 und an diese angrenzende, parallel zur Längsachse des Grundkörpers verlaufende, nutartige Strömungskanäle 135 auf. Die Strömungskanäle 135 erstrecken sich über die gesamte Höhe des Materialsteges 128 bis zum offenen Ende der Einstecköffnung 124.

Wie in der Fig. eingetragen, ist der Grundkörper mit einem Anschlag 136 versehen. Dieser ist vorzugsweise am Boden 125 angeordnet.

In den Fig. 7 und 1 Ia bis 1 Id ist der schienenartige Schaltarm 101 dargestellt, der an seinen gegenüberliegenden Enden jeweils den Aufhahmebereich 106 ausbildet, an welchem das Führungselement 105 unlösbar befestigt wird. Der Aufhahmebereich 106 umfasst einen durch Umformen, insbesondere Kaltumformung, einstückig mit dem Schaltarm 101 hergestellten Fortsatz 137, dessen maximale Breite durch parallel zueinander verlaufende Führungsflächen 138 begrenzt ist. Die Stirnkante des Schaltarmes 101 bildet eine Anschlagfläche 139. Die Breite des Fortsatzes 137 ist geringer als eine durch parallel zueinander verlaufende Führungsflächen 140 begrenzte Breite des an den Fortsatz anschließenden Schaltarmabschnittes. Der Schaltaπn 101 weist eine konstante Wandstärke auf, welche am Fortsatz 130 und den an diesem anschließenden Schaltarmabschnitt durch Führungsflächen 141, 142 begrenzt ist.

Der Aufhahmebereich 106 entspricht dem in Fig. 5a, 5b beschriebenen Aufnahmebereich 26 und umfasst zwischen dem Fortsatz 137 und dem an diesem anschließenden Schaltarmabschnitt durch Umformen, insbesondere Kaltumformung, hergestellte Vertiefungsnuten 143.

In den Fig. 1 Ia bis 1 Id ist das Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung zwischen ei- nem in Fig. 10 gezeigten, vorgefertigten Führungselement 105 und einem vorgefertigten Schaltarm 101 in aufeinander folgenden Verfahrensschritten beschrieben.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Schaltarm 101 als auch das Führungselement 105 auf deren Endmaße vorgefertigt und als einzelne Bauteile in der ersten Fügestufe bereitgestellt. Noch bevor der Schaltarm 101 und das Führungselement 105 in der ersten Fügestufe gefügt werden, müssen diese in deren Lage so zueinander ausgerichtet werden, dass eine Längsachse 144 des Schaltarmes 101 und eine Längsachse 145 des Führungselementes 105 fluchtend verlaufen.

Das Vorfügen und das Schweißen erfolgt wiederum in zwei Fügestufen, wie oben in den Fig. 8a bis 8d beschrieben, wobei sich während dem Fügevorgang in der ersten Fügestufe und dem Füge- und Schweißvorgang in der zweiten Fügestufe sich die jeweils einander gegenüberliegenden Führungsflächen 126, 140; 134, 138; 126, 141, 142 berühren, sodass der Schaltarm 101 und das Führungselement 105 im Wesentlich spielfrei zu einander gefuhrt und gefügt werden. Um Wiederholungen zu vermeiden wird auf die unterschiedlichen Verfahrensausprägungen gemäß den Fig. 8a bis 8d verwiesen. Auch wenn nach den oben beschriebenen Ausführungen die Fügeverbindung zwischen dem Führungselement 11,12; 104, 105 und dem Schaltfinger 9, 10; 103 bzw. Schaltarm 102 durch Ultraschall hergestellt wird, kann die Fügeverbindung auch durch andere thermisch wirkende Fügeverfahren, die mit Laserlicht, Elektronenstrahl oder Schallwellen mit einer Frequenz kleiner 20 KHz arbeiten, oder Hochfrequenz-Schweißen oder Vibrations-Schweißen hergestellt werden.

Auch sei noch daraufhingewiesen, dass der Schaltarm 6, 7, 8, 102 und die Schaltfinger 9, 10, 103 aus einem metallischen Werkstoff und die Führungselemente 9, 11, 104, 105 aus einem Kunststoff, insbesondere thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise einem Polyamid mit Glasfaseranteilen, spanlos hergestellt sind, sodass sich eine sehr kostengünstige Baugruppe ergibt.

Anhand der Fig. 12 und 13 wird das Verfahren zur automatisierten Oberflächenbehandlung eines Bauteiles aus Stahl beschrieben. Der Bauteil ist beispielsweise durch das oben beschriebene Schaltelement 3, 4, 5 gebildet, welches im Bereich der Schaltkulisse 32 einer Oberflächenbehandlung unterzogen wird. Durch die Oberflächenbehandlung werden an der Schaltkulisse 32 gezielt Materialeigenschaften verändert, um damit den Verschleißwiderstand - im Hinblick auf Reibungs- und Stoßbeanspruchungen - an den Schaltflächen zwischen dem Schaltelement 3, 4, 5 und einer Schaltklaue bzw. Schaltfinger (nicht dargestellt) zu verbessern.

Im Rahmen der Erfindung kann das Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Bauteiles aus Stahl an jedem beliebigen Bauteil angewendet werden und ist nicht auf ein Schaltelement nach oben beschriebener Ausführung eingeschränkt.

Die Oberflächenbehandlung des Bauteiles gemäß den Fig. 12 und 13 erfolgt durch Laseroder Elektronenstrahlhärten. Das Laser- oder Elektronenstrahlhärten zählt zu den Randschichthärteverfahren nach DIN 10052, nach welchen der Bauteil an der äußersten Schicht gehärtet wird. Es eignet sich für Stähle mit einem Kohlenstoffanteil über 0,2%.

Um den Bauteil zu härten, erwärmt ein hochdichter Energiestrahl, insbesondere Laser- oder Elektronenstrahl, die Randschicht des Bauteiles bis knapp unter die Schmelztemperatur des Materials auf Austenitisierungstemperatur von etwa 850 ⁰ C bis 1000 ⁰ C. Die Wärme breitet sich durch Wärmeleitung in tiefere Materialbereiche des Bauteiles aus. Durch die hohe.Tem- peratur an der Bestrahlungsfläche verändern die Kohlenstoffatome im Metallgitter ihre Position (Austenitisierung). Wird der Energiestrahl relativ zum Bauteil von der Bestrahlungsfläche weiterbewegt, wird die im oberflächennahen Bereich an der Bestrahlungsfläche vorhandene Wärme sehr schnell in tiefer liegende Bauteilbereiche geleitet und kühlt der „bestrahlte" Materialbereich sehr schnell ab. Durch das schnelle Abkühlen kann sich das Metallgitter nicht in die Ausgangsform zurückbilden und Martensit entsteht. Die Umwandlung in Martensit führt zu einer Härtesteigerung.

Anhand der Fig. 12a, 12b wird eine erste Ausführung des Verfahrens zur Oberflächenbehandlung eines Bauteiles aus Stahl beschrieben. Der Bauteil weist einen ersten Oberflächenabschnitt 146, zweiten Oberflächenabschnitt 147 und dritten Oberflächenabschnitt 148 auf, wobei der erste Oberflächenabschnitt 146 winkelig zum zweiten und dritten Oberflächenab- schnitt 147, 148 verläuft. Der zweite und dritte Oberflächenabschnitt 147, 148 verlaufen parallel zueinander.

Der Bauteil ist durch einen Vergütungsstahl mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt zwischen 0,15% bis 0,43%, gebildet. Der Bauteil ist beispielsweise ein Vergütungsstahl 20MnB5, Werkstoffnummer 1.5530 (EN 10083-3), mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0, 17% bis 0,23%. Damit wird ein Kompromiss zwischen guter Schweißbarkeit und Eignung zur Oberflächenbehandlung (Laser- oder Elektronenstrahlhärten) geschaffen.

Wie in den Fig. schematisch eingetragen, werden zum Härten der Oberflächenabschnitte 146, 147, 148 voneinander getrennt bewegbare Energiestrahlen 149, 150 über die Oberflächenabschnitte 146, 147, 148 relativ zum Bauteil verfahren. Die von einer Energiequelle erzeugten Energiestrahlen 149, 150, insbesondere Laserstrahlen, werden über nicht dargestellte und im Raum relativ zum Bauteil durch rechnergesteuerte, geregelte Stellantriebe verfahrbare Strahlführungsvorrichtungen in noch näher zu beschreibender Arbeitsweise auf die Oberflächenab- schnitte 146, 147, 148 gelenkt. Die Energiestrahlen 149, 150 werden entlang von durch einen Rechner festgelegte Bahnkurven (Bewegungsbahnen) relativ zum Bauteil bewegt und erwärmen dabei die Randschicht des Bauteiles im Bereich der Oberflächenabschnitte 146, 147, 148, wie oben beschrieben. Die Bahnkurve ist derart optimiert, dass die Energiestrahlen 149, 150 auf ihrer Relativbewegung zwischen einer Startposition und Endposition in einem optimalen Arbeitsabstand (Elektronenstrahlhärten) bzw. Fokusabstand (Laserstrahlhärten) entlang der Oberflächenabschnitte 146, 147, 148 geführt werden. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Energiestrahlen 149, 150 wird vom Rechner abhängig von der Einhärtetiefe und/oder Ober- flächenkontur des Bauteiles im Bereich der Oberflächenabschnitte 146, 147, 148 geregelt. Die Einhärtetiefe beträgt zwischen 0,5 mm und 1,5 mm.

Wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, sind die Energiestrahlen 149, 150 jeweils zu einem Linienfokus geformt. Somit wird von jedem Energiestrahl 149, 150 während deren ReIa- tivbewegung eine rechteckige Bestrahlungsfläche 151 an dem jeweiligen Oberflächenabschnitt 146, 147, 148 mit einer Länge 152 (quer zur Bewegungsrichtung der Energiestrahlen) und Breite 153 (in Bewegungsrichtung der Energiestrahlen) erzeugt. Die Länge 154 des Linienfokus von den Energiestrahlen 149, 150 entspricht jeweils zumindest einer maximalen Breite 155 der zu behandelnden Oberflächenabschnitte 146, 147, 148. Dadurch können die Oberflächenabschnitte 146, 147, 148 in einem einzigen Bewegungszyklus der Energiestrahlen 149, 150 über ihre gesamte Breite 155 behandelt werden.

Soll der Bauteil an den drei Oberflächenabschnitten 146, 147, 148 behandelt werden, ist es nun gemäß der Erfindung vorgesehen, dass einer der Oberflächenabschnitte 146, 147, 148 in räumlich voneinander getrennten (unterschiedlichen) und aneinander angrenzenden Oberflächenzonen 156, 157 mit den Energiestrahlen 149, 150 behandelt wird. Die Oberflächenzonen 156, 157 werden vom Rechner in ihrer Längen- und Breitenabmessung festgelegt.

Der Rechner ermittelt basierend auf der Definition der Oberflächenzonen 156, 157 die Bahn- kurven für die Energiestrahlen 149, 150. Die Startposition der Bahnkurven wird durch einen von aneinander angrenzenden Randbereichen der Oberflächenzonen 156, 157 definierten Grenzbereich 158 festgelegt.

Wie in Fig. 12a, 12b gezeigt, werden zur Oberflächenbehandlung der Oberflächenabschnitte 146, 147, 148 die Energiestrahlen 149, 150 vorerst zum Grenzbereich 158 zwischen den O- berflächenzonen 156, 157 bewegt. Sodann wird mit der Oberflächenbehandlung im Grenzbereich 158 begonnen. Die Strahlebene des jeweiligen Energiestrahles 149, 150 und der Oberflächenabschnitt 146, 147, 148 schließen einen Winkel ein, der bevorzugt 45° beträgt. Die Energiestrahlen 149, 150 werden in ihrer Winkellage relativ zu den Oberflächenabschnitten 146, 147, 148 in entgegen gesetzte Richtungen 160 symmetrisch auseinander bewegt. Hierzu werden einerseits der erste Energiestrahl 149 oberhalb des ersten Oberflächenabschnittes 146 entlang der ersten (nicht schraffierten) Oberflächenzone 156 vom Grenzbereich 158 (Startpo- sition) bis zu einer ersten Kante 159 und danach entlang des zweiten Oberflächenabschnittes

147 und andererseits der zweite Energiestrahl 150 oberhalb des ersten Oberflächenabschnittes 146 entlang der zweiten (schraffierten) Oberflächenzone 157 vom Grenzbereich 158 (Startposition) bis zu einer zweiten Kante 159 und danach entlang des dritten Oberflächenabschnittes

148 verfahren. Wie aus Fig. 12b ersichtlich, verläuft der Grenzbereich 158 in einem Abstand parallel zur jeweiligen Kante 159, vorzugsweise annähernd mittig zwischen den Kanten 158.

Die Energiestrahlen 149, 150 werden unabhängig voneinander relativ zu den Oberflächenabschnitten 146, 147, 148 ohne Stillstand gegensinnig bewegt, sodass sich die Oberflächenbehandlung mittels hochdichter Energiestrahlen 149, 150 sehr gut in einem kontinuierlichen Fertigungsprozess integrieren lässt.

Die Bewegungsgeschwindigkeit der Energiestrahlen 149, 150 kann in Abhängigkeit von der Oberflächenkontur in Bewegungsrichtung 160 der Energiestrahlen 149, 150 variieren. So wird in vorteilhafter Weise die Bewegungsgeschwindigkeit des jeweiligen Energiestrahles 149, 150 im Nahbereich der Kante 159 erhöht, damit trotz unveränderter Strahlleistung und/oder unverändertem Fokusabstand die Kante 159 nicht abgeschmolzen wird.

Die Linienfokusse bzw. die Bestrahlungsfläche 151 von den Energiestrahlen 149, 150 können sich am Oberflächenabschnitt 146, 147, 148 im Grenzbereich 158 (Startposition) vollständig oder nur teilweise überlappen, sodass eine Oberflächenbehandlung auch im Grenzbereich 158 sichergestellt wird.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von mehreren Energiestrahlen 149, 150 und die Zusammenlegung deren Startposition in den Grenzbereich 158, wird an den Oberflächenabschnitten 146, 147, 148 in Bewegungsrichtung 160 der Energiestrahlen 149, 150 eine einzige Härtespur mit einem gleichmäßigem Härteverlauf erreicht. Auch treten keine unerwünschten Schwankungen der Härte im Bereich der Kanten 159 auf. Die Fig. 13a, 13b zeigen eine zweite Ausführung des Verfahrens zur Oberflächenbehandlung eines oben beschriebenen Bauteiles aus Stahl, wie es insbesondere angewendet werden kann, wenn die maximale Breite des Linienfokus von den Energiestrahlen 149, 150 bzw. die Breite 153 (in Bewegungsrichtung der Energiestrahlen) der Bestrahlungsfläche 151 geringer ist als die Breite 155 der zu behandelnden Oberflächenabschnitte 146, 147, 148.

Soll der Bauteil an den drei Oberflächenabschnitten 146, 147, 148 behandelt werden, ist es nun gemäß der Erfindung vorgesehen, dass einer der Oberflächenabschnitte 146, 147, 148 in räumlich voneinander getrennten (unterschiedlichen) und aneinander angrenzenden Oberflä- chenzonen 156, 157 mit den Energiestrahlen 149, 150 behandelt wird. Die von einer Energiequelle erzeugten Energiestrahlen 149, 150, insbesondere Laserstrahlen, werden wiederum über nicht dargestellte und im Raum relativ zum Bauteil durch rechnergesteuerte, geregelte Stellantriebe verfahrbare Strahlführungsvorrichtungen in noch näher zu beschreibender Arbeitsweise auf die Oberflächenabschnitte 146, 147, 148 gelenkt. Die Oberflächenzonen 156, 157 werden vom Rechner in ihrer Längen- und Breitenabmessung festgelegt. Der Rechner ermittelt basierend auf der Definition der Oberflächenzonen 156, 157 die Bahnkurven (Bewegungsbahnen) für die Energiestrahlen 149, 150. Aneinander angrenzende Randbereiche der Oberflächenzonen 156, 157 definieren den Grenzbereich 158.

Die Energiestrahlen 149, 150 werden zur Oberflächenbehandlung der Oberflächenabschnitte 146, 147, 148 vorerst zum Grenzbereich 158 bewegt. Sodann wird mit der Oberflächenbehandlung entlang dem Grenzbereich 158 begonnen. Wie in den Fig. ersichtlich, schließen die Strahlebene des jeweiligen Energiestrahles 149, 150 und der Oberflächenabschnitt 146 einen Winkel ein, der bevorzugt 45° beträgt. Die Energiestrahlen 149, 150 werden in ihrer Winkel- läge relativ zu den Oberflächenabschnitten 146, 147, 148 in dieselbe Richtung 160 bewegt.

Zudem werden die Energiestrahlen 149, 150 gegenüber den Oberflächenabschnitten 146, 147, 148 derart ausgerichtet, dass sie in einem einzigen Bewegungszyklus auf der Bewegung von einer Startposition zu einer Endposition der Bahnkurven fortwährend die Oberflächenabschnitte 146, 147 und Oberflächenabschnitte 146, 148 behandeln. Hierzu werden einerseits der erste Energiestrahl 149 mit einem ersten Energiestrahlabschnitt 161 entlang der ersten

(nicht schraffierten) Oberflächenzone 156 und mit einem zweiten Energiestrahlabschnitt 162 entlang dem zweiten Oberflächenabschnitt 147 und andererseits der zweite Energiestrahl 150 mit einem ersten Energiestrahlabschnitt 161 entlang der zweiten (schraffierten) Oberflächen- zone 157 und mit einem zweiten Energiestrahlabschnitt 162 entlang dem dritten Oberflächenabschnitt 148 gefuhrt. Die Energiestrahlen 149, 150 sind wiederum jeweils zu einem Linienfokus geformt.

Die Linienfokusse bzw. die Bestrahlungsfläche 151 von den Energiestrahlen 149, 150 grenzen am Oberflächenabschnitt 146 im Grenzbereich 158 unmittelbar aneinander oder überlappen sich teilweise, sodass eine Oberflächenbehandlung auch im Grenzbereich 158 sichergestellt wird. Wie aus Fig. 13a ersichtlich, verläuft der Grenzbereich 158 in einem Abstand parallel zur jeweiligen Kante 159, vorzugsweise annähernd mittig zwischen den Kanten 159. Die E- nergiestrahlen 149, 150 werden unabhängig voneinander relativ zu den Oberflächenabschnitten 146, 147, 148 ohne Stillstand gleichsinnig bewegt, sodass sich die Oberflächenbehandlung mittels hochdichter Energiestrahlen 149, 150 sehr gut in einem kontinuierlichen Fertigungs- prozess integrieren lässt.

Die oben beschriebene Oberflächenbehandlung des Bauteiles kann auch unter Schutzgasatmosphäre, beispielsweise Helium- oder Argonatmosphäre, erfolgen. Dadurch kann eine oxidfreie Oberfläche hergestellt werden.

Ebenso ist es möglich, dass die Energiestrahlen 149, 150 nach der Ausführung gemäß Fig. 12 in aufeinander folgenden Bewegungszyklen in Form einer Pendelbewegung entlang des zu behandelnden Oberflächenabschnittes 146, 147, 148 zwischen einer Startposition und Zwischenposition bewegt werden und dabei den bzw. die Oberflächenabschnitt(e) 146, 147, 148 behandeln. Die Zwischenposition ist beispielsweise durch die Kante 159 definiert. Dabei werden zwischen den Bewegungszyklen Prozessparameter der Energiestrahlen 149, 150, wie Leistungsdichte, Bewegungsgeschwindigkeit bzw. Einwirkzeit der Energiestrahlen 149, 150 auf den Oberflächenabschnitt 146 und/oder Fokusabstand (Laserstrahlbehandlung) bzw. Arbeitsabstand (Elektronenstrahbehandlung) und dgl., für die Energiestrahlen 149, 150 geregelt. Im ersten Bewegungszyklus werden die Energiestrahlen 149, 150 mit voreingestellten Prozessparameter aus der Startposition in die Zwischenposition und von der Zwischenposition in die Startposition bewegt und dabei der Bauteil im Bereich des Oberflächenabschnittes 146 behandelt. Durch die Einstellung des Prozessparameters wird sichergestellt, dass im ersten Bewegungszyklus der Bauteil im Randschichtbereich auf ein annähernd gleichmäßiges Temperaturniveau erwärmt wird, ohne dabei einen Wärmestau an der Kante 159 zu erzeugen und damit eine Abschmelzen der Kante 159 hervorzurufen. Danach werden in einem zweiten Bewegungszyklus die Energiestrahlen 149, 150 mit verändertem Prozessparameter wiederum aus der Startposition in die Zwischenposition und von der Zwischenposition in die Startposition bewegt und dabei der Bauteil im Bereich des Oberflächenabschnittes 146 neuerlich be- handelt. Erst in einem zweiten oder weiteren Bewegungszyklus wird der Bauteil im Randschichtbereich auf die Austenitisierungstemperatur erwärmt und der Bauteil im Bereich des Oberfjächenabschnittes 146 gehärtet. Gleiches ist im Bereich des zweiten und dritten Oberflächenabschnittes 146 anwendbar, wobei die Energiestrahlen 149, 150 in aufeinander folgenden Bewegungszyklen in Form einer Pendelbewegung entlang des zu behandelnden Oberflächen- abschnittes 147, 148 zwischen einer Zwischenposition und Endposition bewegt werden und dabei die Oberflächenabschnitte 147, 148 behandeln.

Ebenso ist es möglich, dass die Energiestrahlen 149, 150 nach der Ausfuhrung gemäß Fig. 13 in aufeinander folgenden Bewegungszyklen in Form einer Pendelbewegung entlang des zu behandelnden Oberflächenabschnittes 146, 147, 148 zwischen einer Startposition und Endposition bewegt werden und dabei den bzw. die OberflächenabschnittCe) 146, 147, 148 behandeln. Im ersten Bewegungszyklus werden die Energiestrahlen 149, 150 mit voreingestellten Prozessparameter aus der Startposition in die Endposition und von der Endposition in die Startposition bewegt und dabei der Bauteil im Bereich der Oberflächenabschnitte 146, 147, 148 behandelt. Danach werden in einem zweiten Bewegungszyklus die Energiestrahlen 149, 150 mit verändertem Prozessparameter wiederum aus der Startposition in die Endposition und von der Endposition in die Startposition bewegt und dabei der Bauteil im Bereich der Oberflächenabschnitte 146, 147, 148 neuerlich behandelt. Erst in einem zweiten oder weiteren Bewegungszyklus wird der Bauteil im Randschichtbereich auf die Austenitisierungstempera- tur erwärmt und der Bauteil im Bereich der Oberflächenabschnitte 146, 147, 148 gehärtet.

Der in den Fig. 12 und 13 beschriebene Linienfokus, welcher eine rechteckförmige Bestrahlungsfläche 151 am Oberflächenabschnitt 146, 147, 148 erzeugt, weist eine Länge 154 und Breite auf, wobei die Länge 154 einem Mehrfachen der Breite entspricht und zwischen 5 mm und 50 mm beträgt. Die Breite beträgt zwischen 1 mm und 5 mm. Der Linienfokus hat den Vorteil, dass eine relativ große Bestrahlungsfläche 151 ohne Bewegung des Energiestrahles 149, 150 erzeugt werden kann. Andererseits ist es auch möglich, dass die Energiestrahlen 149, 150 bzw. Laserstrahlen zu einem Kreisfokus geformt werden. Die Energiestrahlen 149, 150 mit rundem Fokus werden mit hoher Bewegungsgeschwindigkeit hin- und herbewegt, sodass auf dem Bauteil eine Linie mit nahezu gleichmäßiger Leistungsdichte entsteht.

Das Laser- oder Elektronenstrahlhärten kann mit allen Vorteilen eingesetzt werden. So können in hoch beanspruchten Bereichen eines Bauteiles der Verschleißwiderstand und die Ermüdungsfestigkeit anhaltend verbessert werden. Durch die lokal begrenzte Wärmebehandlung entstehen nur eine geringe Wärmebelastung und ein entsprechend geringer Verzug. Das Här- ten erfolgt partiell, dort wo es erforderlich ist. Die umliegenden Bereiche können nach wie vor ungehindert bearbeitet werden. Beispielsweise bleibt die gute Schweißbarkeit des Materials außerhalb der partiell gehärteten Bereiche vorhanden. Hohe Aufheiz- und Abkühlge- schwindigkeiten sorgen für besonders feinkörnige Umwandlungsstrukturen mit sehr guten mechanischen Eigenschaften.

Auch wenn nach obigen Beispielen die Energiestrahlen 149, 150 relativ zum Bauteil bewegt werden, ist es genauso gut möglich, dass der Bauteil relativ zu den Energiestrahlen 149, 150 bewegt wird.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausfuhrungsvarianten der Schaltvorrichtungen bzw. Schaltelemente, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständ- liehe Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausflihrungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.

Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Schaltelemente diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden. B e z u g s z e i c h e n a u f s t e l l u n g

1 Schaltvorrichtung 41 Boden 2 Schaltachse 42 Führungsrippe

3 Schaltelement 43 Führungsfläche

4 Schaltelement 44 Strömungskanal

5 Schaltelement 45 Energierichtungsgeber 6 Schaltarm 46 Materialbereich

7 Schaltarm 47 Materialsteg

8 Schaltarm 48 Begrenzungsfläche

9 Schaltfinger 49 Begrenzungsfläche

10 Schaltfinger 50 Führungsrippe

11 Führungselement 51 Führungsfläche

12 Führungselement 52 Strömungskanal

13 Führung 53 Eingrifffläche

14 Betätigungsvorrichtung 54 Auflagefläche 15 vorderer Armabschnitt 55 Auflagefläche

16 hinterer Armabschnitt 56

17 mittlerer Armabschnitt 57

18 Führungsaufhahme 58 19 Gleitbuchse 59

20 Längsachse 60 Führungselement

21 Nocke 61 Seitenwand

22 Nocke 62 Seitenwand 23 Senke 63 Seitenwand

24 Ausnehmung 64 Seitenwand

25 Schaltmaul 65 Höhe

26 Aurhahmebereich 66 Einstecköffhung 27 Aussparung 67 Boden

28 Wandstärke 68 Führungsrippe

29 Wandstärke 69 Führungsfläche

30 Grundkörper 70 Strömungskanal 31 Ausnehmung 71 Materialsteg

32 Schaltkulisse 72 Führungsrippe

33 Wandstärke 73 Führungsfläche 34 74 Strömungskanal

35 Seitenwand 75 Materialbereich

36 Seitenwand 76 Begrenzungsfläche

37 Seitenwand 77 Begrenzungsfläche

38 Seitenwand 78 Energierichtungsgeber

39 Höhe 79 Fortsatz 40 Einstecköffhung 80 Breite 81 Führungsfläche 124 Einstecköffhung

82 Anschlagfläche 125 Boden

83 Führungsfläche

84 Breite 126 Führungsfläche 85 Führungsfläche 127 Auflagefläche

128 Materialsteg

86 Führungsfläche 129 Materialbereich

87 Vertiefungsnut 130 Energierichtungsgeber

88 Längsachse 89 Fortsatz 131 Begrenzungsfläche

90 Breite 132 Begrenzungsfläche

133 Führungsrippe

91 Führungsfläche 134 Führungsfläche

92 Führungsfläche 135 Strömungskanal 93 Breite

94 Führungsfläche 136 Anschlag

95 Führungsfläche 137 Fortsatz

138 Führungsfläche

96 Vertiefungsnut 139 Anschlagfläche 97 140 Führungsfläche

98 99 141 Führungsfläche 100 Schaltvorrichtung 142 Führungsfläche

143 Vertiefungsnut 101 Schaltelement 144 Längsachse

102 Schaltarm 145 Längsachse

103 Schaltfinger

104 Führungselement 146 Oberflächenabschnitt

105 Führungselement 147 Oberflächenabschnitt

148 Oberflächenabschnitt

106 Aufnahmebereich 149 Energiestrahl

107 Konsole 150 Energiestrahl

108 Aufhahmebereich 109 151 Bestrahlungsfläche HO Längsachse 152 Länge Bestrahlungsfläche

153 Breite Bestrahlungsfläche

111 Positioniervorrichtung 154 Länge Energiestrahl

112 Positioniervorrichtung 155 Breite Oberflächenabschnitt

113 Fügerichtung 114 Fügewerkzeug 156 Oberflächenzone

115 Positioniervorrichtung 157 Oberflächenzone

158 Grenzbereich

116 Schweißwerkzeug 159 Kante

1 17 Fügerichtung 160 Richtung 118 Anschlag

1 19 Anschlag 161 Energiestrahlabschnitt

120 Seitenwand 162 Energiestrahlabschnitt

121 Seiten wand 122 Seitenwand

123 Seitenwand