B e s c h r e i b u n g

Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung und Lageranordnung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung, die einen Lagerträger aufweist, der mindestens ein erstes Lager zur zumindest radialen Lagerung eines Wellenteils und mindestens ein zweites Lager zur radialen Lagerung eines stangenförmigen Bauteils aufweist. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Lageranordnung .

Lageranordnungen dieser Art sind im Stand der Technik bekannt. Sie werden insbesondere in Getrieben eingesetzt, bei denen einerseits Getriebewellen gelagert werden müssen und die andererseits eine Lagerungsmöglichkeit für Getriebeschaltstan- gen aufweisen müssen.

Die DE 199 61 224 Al zeigt einen als Blechteil ausgebildeten Lagerträger, der zwei nebeneinander angeordnete Wälzlager aufnimmt. Der Lagerträger ist dabei spanlos geformt. Der Träger ist für ein Schaltgetriebe vorgesehen, das auch Schaltwellen umfasst. Um diese zu lagern, weist der Lagerträger hülsenförmige Abschnitte auf, die in ihn eingeformt sind.

Eine ähnliche Lösung ist in der DE 203 09 913 Ul offenbart. Hier ist ein platten- förmiger Lagerträger aus Blech gezeigt, der zwei angeformte Sitzflächen zur Auf- nähme je eines Lagers hat. Der Lagerträger weist weiterhin zwei außerhalb der Sitz-

flächen ausgebildete Hülsen auf, die zum Führen bzw. Lagern von Schaltstangen vorgesehen sind.

Aus der DE 197 19 744 Al ist weiterhin ein Lagerträger zur Aufnahme einer La- geranordnung für eine Welle bekannt, wobei hier der Lagerträger aus Kunststoff besteht. Er ist als ein mit der Lageranordnung durch Umspritzen verbundenes Spritzgießteil hergestellt.

Aus der DE 196 09 209 Al geht eine Schaltvorrichtung für ein Zahnräderwechsel- getriebe hervor, bei dem eine Schaltstange an einem Schaltgehäuse-Einsatz und an einem den Einsatz haltenden Gehäuseteil eines zweiteiligen Getriebegehäuses axial verschiebbar gelagert ist. Eine ähnliche Lösung zeigt die DE 196 09 210 Cl.

Bei den vorbekannten Lösungen ist es nachteilig, dass der Herstellaufwand für die Lagerträger dann relativ hoch ist, wenn dafür Sorge getragen werden muss, dass ein aus Blech bestehender Lagerträger auch die Führungen für die Schaltstangen mit hinreichender Präzision aufweist. Bei den Lösungen, bei denen ein Lagerträger aus

Kunststoff vorgesehen wird, ist es nachteilig, dass solche Lagerträger oft nicht die mechanische Festigkeit aufweisen, wie sie für einen stabilen Betrieb eines Getriebes erforderlich sind.

Hinzu kommt noch folgendes Problem: Gelegentlich ist es aus Montagegründen sehr nachteilig, wenn sowohl die zu lagernden Wellen des Getriebes als auch die Schaltstangen gleichzeitig montiert werden müssen. Hieran führt bei den vorbe- kannten Lösungen jedoch kein Weg vorbei, so dass die damit einher gehenden Nachteile in Kauf genommen werden müssen.

Schließlich ist es nachteilig, dass bekannte Lösungen relativ teuer sind, weil die Herstellung des Blechteils aufwändig ist. Ferner ist es bei der Verwendung eines Blechlagerträgers unvermeidbar, dass dieser ein relativ hohes Gewicht aufweist.

Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung und eine solche Lageranordnung zu schaffen, mit dem bzw. mit der es möglich ist, die obigen Nachteile zu vermeiden. Es soll also erreicht werden, dass die Herstellung des Lagerträgers in einfacherer und damit kostengünstigerer Weise erfolgen kann, als dies bislang der Fall ist, wobei dennoch für eine präzise Lagerung der zu lagernden Wellen und auch von Gestängen, insbesondere Schaltgestängen, Sorge getragen werden soll. Der Lagerträger soll dennoch eine sehr hohe mechanische Festigkeit aufweisen. Die Montage des Lagerträgers soll deutlich einfacher sein, als dies für vorbekannte Lösungen gilt; damit soll es möglich werden, die Werkzeugkosten gering zu halten. Ferner soll sich der Lagerträger durch ein geringes Gewicht auszeichnen.

Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß durch die folgenden Schritte gekennzeichnet:

a) Herstellen eines Kunststoff-Trägerteils mittels Spritzgießen, wobei mehrere Linearlager-Laufbahnen des zweiten Lagers durch den Spritzgießvorgang in-situ oder durch einen sich an das Spritzgießen anschließenden Verbindungsprozess mit dem Kunststoff-Trägerteil verbunden werden;

b) Herstellen des Lagerträgers aus eigensteifem Material, wobei in den Lagerträger eine zur Aufnahme des Kunststoff-Trägerteils vorgesehene Aufnahme ausgebildet wird und wobei mindestens eine Aufnahme für einen Lagerring des ersten Lagers ausgebildet wird;

c) Platzieren und Fixieren des Kunststoff-Trägerteils in der vorgesehenen Aufnahme des Lagerträgers.

Die Erfindung stellt also darauf ab, dass in einem ersten Prozessschritt zunächst ein Kunststoff-Trägerteil vorgefertigt wird, in dem sofort in-situ beim Spritzgießen oder anschließend an das Spritzgießen eine Anzahl Linearlager-Laufbahnen für das stan- genförmige Bauteil angeordnet und befestigt werden. Die Linearlager-Laufbahnen werden im Falle des in-situ-Anformens direkt beim Spritzgießen durch Umspritzen der Laufbahnen angebracht. Bei dem zweiten Lager handelt es sich bevorzugt um das Schaltgestänge-Lager bzw. um die Schaltgestänge-Führung in einem Schaltgetriebe. Vorher, gleichzeitig oder anschließend wird vorzugsweise aus Blech der Lagerträger gefertigt, der zur Aufnahme des mindestens einen Lagers zur Lagerung des Wellenteils, insbesondere einer Getriebewelle, ausgestattet wird, wozu hier die Aufnahme für den Lagerring des ersten Lagers ausgebildet wird. Schließlich wird das Kunststoff-Trägerteil samt dem mindestens einen Lagerring des zweiten Lagers (für die Schaltstangenlagerung) in einer speziell hierfür vorgesehenen Ausnehmung bzw. Aufnahme im Lagerträger positioniert und fixiert.

Eine erste Fortbildung sieht vor, dass beim Spritzgießen des Kunststoff- Trägerteils gemäß obigem Schritt a) die Linearlager-Laufbahnen des zweiten Lagers mindestens einseitig axial umspritzt werden, um einen axialen Umgriff der Linearlager- Laufbahn zu schaffen. Bevorzugt werden die Linearlager-Laufbahnen beidseitig a- xial umspritzt.

Beim Spritzgießen des Kunststoff-Trägerteils gemäß obigem Schritt a) wird das Kunststoff- Trägerteil bevorzugt mit mindestens einem Verbindungsabschnitt versehen.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass beim Herstellen des Lagerträgers gemäß obigem Schritt b) ein ebenes Blechteil durch Umformen, insbesondere durch Stanzen, Pressen und/oder Tiefziehen, zu dem Lagerträger ausgebildet wird.

Das Fixieren des Kunststoff-Trägerteils in der Aufnahme des Lagerträgers gemäß obigem Schritt c) kann nach einer bevorzugten Ausgestaltung mittels Anschrauben oder Annieten erfolgen, wobei aber auch andere Verbindungstechnologien eingesetzt werden können.

Die Lageranordnung, die einen Lagerträger aufweist, der mindestens ein erstes Lager zur zumindest radialen Lagerung eines Wellenteils und mindestens ein zweites Lager zur radialen Lagerung eines stangenförmigen Bauteils hat, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger aus einem Teil aus eigensteifem Material besteht und eine zur Aufnahme eines Kunststoff-Trägerteils vorgesehene Aufnahme und mindestens eine Aufnahme für einen Lagerring des ersten Lagers aufweist, wobei in die Aufnahme das Kunststoff-Trägerteil eingesetzt ist, wobei das Kunststoff-Trägerteil mehrere Linearlager-Laufbahnen des zweiten Lagers aufweist, die mit dem Kunststoff-Trägerteil verbunden sind, und wobei das Kunststoff- Trägerteil am Lagerträger fixiert ist.

Die Linearlager-Laufbahnen sind nach einer Ausgestaltung dabei am Kunststoff- Trägerteil beim Spritzgießen des Kunststoff-Trägerteils in-situ mit dem Kunststoff- Trägerteil verbunden. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass das Kunststoff- Trägerteil die Linearlager-Laufbahnen des zweiten Lagers mindestens einseitig axial mittels eines axialen Umgriffs umgreift, wobei der axiale Umgriff bevorzugt beidseitig vorgesehen ist.

Es ist aber nicht zwingend, dass die Festlegung der Linearlager-Laufbahnen am Kunststoff-Trägerteil durch in-situ-Umspritzen erfolgen musst. Vielmehr sieht eine alternative Weiterbildung vor, dass die Linearlager-Laufbahnen in beim Spritzgießen des Kunststoff-Trägerteils geformte Aufnahmen eingepresst sind und sich in diesen Aufnahmen mit Presspassung befinden.

Eine weitere alternative und auch kostengünstige Möglichkeit besteht darin, dass die Linearlager-Laufbahnen mit dem Kunststoff-Trägerteil mittels einer Schnappoder Clipverbindung verbunden sind.

Weiter alternativ kann eine Klebeverbindung oder eine Schweiß- oder Lötverbindung vorgesehen werden.

Das Kunststoff-Trägerteil kann mindestens einen Verbindungsabschnitt aufweisen, mit dem das Kunststoff- Trägerteil am Lagerträger fixiert ist.

Bevorzugt besteht der Lagerträger aus einem ebenen Blechteil, das durch Umformen, insbesondere durch Stanzen, Pressen und/oder Tiefziehen, zu dem Lagerträger ausgebildet wird.

Das Kunststoff-Trägerteil kann in der Aufnahme des Lagerträgers mittels einer Schraub Verbindung oder durch eine Nietverbindung, aber auch durch eine andere Befestigungstechnologie festgelegt sein.

Vorzugsweise ist das erste Lager ein Wälzlager. Häufig werden zwei erste Lager - nebeneinander im Lagerträger angeordnet - vorgesehen werden, wobei deren Drehachsen parallel zueinander ausgerichtet sind. Dieser Anwendungsfall liegt insbesondere vor, wenn zwei parallele Getriebewellen relativ eng beieinander gelagert werden müssen.

Das zweite Lager ist vorzugsweise ein Linear- Wälzlager. Das zweite Lager kann mindestens drei über den Umfang verteilt angeordnete Linearlager-Laufbahnen aufweisen. Bevorzugt sind dabei genau drei äquidistant um den Umfang verteilt angeordnete Linearlager-Laufbahnen vorgesehen. Es könne auch vier, fünf, oder sechs Laufbahnen angeordnet werden, um die Lagerung stabiler zu gestalten. Alle Linear- lager-Laufbahnen sind als vorzugsweise geschliffene Stahlstäbe ausgebildet, deren

Längsachse (Linearverschiebe-Achse) sich normal zur Ebene des Lagerträgers erstreckt.

Zwischen jeder Linearlager-Laufbahn und dem stangenförmigen Bauteil kann ein in einem Käfig angeordneter Rollensatz, insbesondere ein Kugelsatz, angeordnet werden.

Der Lagerträger kann im Bereich der Aufnahme für den Lagerring des ersten Lagers in eine Ringnut im Außenumfang des Lagerrings des ersten Lagers eingreifen. Der Lagerträger kann weiterhin im Bereich der Aufnahme für den Lagerring des ersten Lagers topfförmig ausgebildet sein und einen Sitzabschnitt für den Außenumfang des Lagerrings des ersten Lagers bilden.

Mit Vorteil weist der Lagerträger eine Anzahl Befestigungselemente auf. Diese können als Bohrungen zum Durchtritt einer Schraube ausgebildet sein. Es kann sich auch um mit einem Gewinde versehene Bohrungen zum Zusammenwirken mit einer Schraube handeln.

Der Lagerträger kann - zwecks Versteifung - im Bereich der Befestigungselemente eine Verbreiterung in Achsrichtung des mindestens einen ersten Lagers aufweisen. Vorzugsweise besteht der Lagerträger aus gehärtetem Stahl.

Bevorzugt ist das Wellenteil, das mittels der Lageranordnung gelagert wird, Bestandteil einer Getriebewelle, insbesondere eines Kfz-Getriebes. Das stangenförmi- ge Bauteil ist bevorzugt die Schaltstange eines Getriebes, insbesondere eines Kfz- Getriebes.

Mit dem Erfindungsvorschlag kann die Montage eines Getriebes in völlig neuer

Weise erfolgen, da es nicht notwendig ist, die Getriebewellen und die Schaltgestän- ge gleichzeitig montieren zu müssen. Die Schaltgestänge können beispielsweise -

vormontiert mit dem Kunststoff-Trägerteil - an den Lagerträger hinzugefügt werden, wenn die Getriebewellen mittels des Lagerträgers bereits vollständig montiert sind.

Ferner zeichnet sich der so hergestellte Lagerträger durch ein geringes Gewicht aus, da für die von der Kraftbeaufschlagung her gesehen untergeordneten Lagerung des Schaltgestänges ein Kunststoffteil zum Einsatz kommen kann.

Schließlich kann durch dieses Vorgehen auch eine hohe Lagerpräzision erreicht werden, da sowohl das Kunststoff-Trägerteil als auch die Aussparung im Lagerträger in einfacher Weise mit hoher Präzision kostengünstig hergestellt werden können. Beim Umspritzen der Lagerringe des zweiten Lagers kann eine sehr hohe Präzision bei geringen Kosten erzielt werden. Weiterhin ist der Werkzeugaufwand bei der Fertigung des Lagerträgers geringer als bei vorbekannten Lösungen; es werden Mehrfachwerkzeuge möglich.

Der Erfindungsvorschlag stellt also eine Alternative zum vorbekannten rein metallischen Lagerträger (entweder spanend oder mit erheblichem Werkzeugaufwand spanlos hergestellt) dar, der kostengünstiger ist, mit erheblich weniger Werkzeug- aufwand und damit geringeren Werkzeugkosten gefertigt werden kann und wesentlich leichter ist. Die Vormontagemöglichkeit vereinfacht und verbilligt den Monta- geprozess erheblich.

Durch die spezifische Ausgestaltung des Lagers für das stangenförmige Bauteil (Schaltstange) mit Linearlager-Laufbahnen ist kein separates Einpressen des Außenringes eines klassischen Wälzlagers mehr erforderlich. Die dem Außenring entsprechende Lagerung ist auf das Wesentliche reduziert, nämlich auf einige über den Umfang der Stange verteilt angeordnete „Streifen", so dass einfachere Fertigungsprozesse einsatzfähig werden.

Da das Linearlager, das durch die Linearlager-Laufbahnen gebildet wird, keine Drehbewegung ausfuhren kann und diese auch nicht erforderlich ist, ist eine ringförmige Ausbildung des Außenrings nicht nötig.

Die vorgeschlagene Lageranordnung kommt bevorzugt in Pkw-Getrieben zum Einsatz. Grundsätzlich geeignet ist sie jedoch für alle Anwendungen, bei denen das Lager mit einem Lagerträger verbunden als Einheit eingesetzt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 den Schnitt durch das Kunststoff-Trägerteil der Lageranordnung (Schnitt A-B gemäß Fig. 3) mit zwei Schaltstangen,

Figur 2 den Lagerträger der Lageranordnung ohne angebrachtes Kunststoff- Trägerteil in der Draufsicht und

Figur 3 den fertig montierten Lagerträger in der Draufsicht.

In den Figuren 1 und 2 sind die beiden wesentlichen Bestandteile skizziert, die zu der Lageranordnung 1 zusammengefügt werden, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist.

In Fig. 1 ist ein Spritzgießformteil dargestellt, das im wesentlichen aus einem Kunststoff-Trägerteil 7 besteht. Dieses ist im klassischen Spritzgießprozess gefertigt worden, wobei ein bekanntes Kunststoffmaterial zum Einsatz kommt. Dabei kann es sich sowohl um einen Thermoplast als auch um einen Duroplast handeln, wobei die Materialwahl in Abhängigkeit des späteren Anwendungsfalls der Lageranordnung erfolgt.

Bei der vorliegenden Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass beim Spritzgießen des Kunststoff-Trägerteils 7 Linearlager-Laufbahnen 8 eines zweiten

Lagers 5 per Umspritzen mit dem Trägerteil 7 fest verbunden werden. Dabei werden beidseitig der Linearlager-Laufbahnen 8 axiale Umgriffe 12 mit angespritzt, so dass die als Schienen ausgebildeten Linearlager-Laufbahnen 8 relativ zum Trägerteil 7 radial und axial festgelegt sind.

Die beiden zweiten Lager 5 dienen zur Lagerung bzw. Führung zweier Schaltstangen eines Pkw-Handschaltgetriebes. Die Schaltstangen sind als stangenförmige Bauteile in den Figuren 1 und 3 mit der Bezugsziffer 6 markiert.

Ferner weist das Trägerteil 7 Verbindungsabschnitte 13 auf, die als flächige Fortsetzungen des Trägerteil-Grundkörpers ausgebildet sind und Bohrungen aufweisen, mittels derer sie später am in Fig. 2 skizzierten Lagerträger 2 festgelegt werden können. Das Trägerteil 7 weist dabei in der Draufsicht eine im wesentlichen viereckige, blockförmige Ausgestaltung auf, wie es in Fig. 3 gesehen werden kann.

Der aus einem ebenen Blechteil spanlos gefertigte Lagerträger 2 ist in Fig. 2 zu sehen. Wichtiger Bestandteil des Lagerträgers 2 sind einmal die kreisförmigen Aufnahmen 10 für die Lageraußenringe 11 zweier erster Lager 3, die zur Lagerung zweier parallel nebeneinander angeordneter Wellenteile 4 in Form von Getriebewel- len vorgesehen sind. Ein weiterer wichtiger Bestandteil des Lagerträgers 2 ist eine Aufnahme bzw. Ausnehmung 9 im Lagerträger 2, die zur Aufnahme des Kunststoff- Trägerteils 7 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 9 weist daher eine zur Form des Trägerteils 7 korrespondierende Form auf.

Damit der Lagerträger 2 an einem Bauteil, namentlich an einem Getriebegehäuse, festgelegt werden kann, sind Befestigungselemente 17 vorgesehen, mit denen der Lagerträger 2 am Getriebegehäuse beispielsweise festgeschraubt werden kann.

Wie in Fig. 3 gesehen werden kann, wird das Kunststoff-Trägerteil 7 nach dem passgenauen Einsetzen in die Aufnahme bzw. Aussparung 9 im Lagerträger 2 mit-

tels der Verbindungsabschnitte 13 und einer nur schematisch angedeuteten Schraubverbindung 14 am Lagerträger 2 fixiert. Es ist dabei möglich, dass schon vor dem Festlegen des Kunststoff-Trägerteils 7 am Lagerträger 2 die Schaltstangen 6 in das Trägerteil 7 vormontiert werden, dass es sich hierbei also um eine vormon- tierte Einheit handelt, was montagetechnisch sehr vorteilhaft ist. Es kann dann ein separater Einpressvorgang der Linearlager-Laufbahnen 8 des zweiten Lagers 5 entfallen.

Wie in der Zusammenschau der Figuren 1 und 3 gesehen werden kann, werden die Stangen 6 dadurch gelagert, dass zwischen sie und den Linearlager-Laufbahnen 8 Kugelsätze 16 eingebracht werden, wobei die einzelnen Kugeln des Kugelsatzes 16 von einem Linearkäfig 15 in an sich bekannte Weise gehalten werden. In diesem Falle fungieren die Stangen 6 also selber als Laufbahn für die Kugeln des Kugelsatzes 16.

Die Festlegung des Kunststoff-Trägerteils 7 erfolgt im Ausführungsbeispiel mittels Anschrauben. Es kann hier jedoch jede beliebige form-, kraft- oder stoffschlüssige Verbindung vorgesehen werden.

Bezugszeichenliste

1 Lageranordnung

2 Lagerträger

3 erstes Lager

4 Wellenteil

5 zweites Lager

6 stangenfbrmiges Bauteil

7 Kunststoff-Trägerteil

8 Linearlager-Laufbahn

9 Aufnahme / Aussparung

10 Aufnahme

11 Lagerring des ersten Lagers

12 axialer Umgriff

13 Verbindungsabschnitt

14 Schraubverbindung

15 Käfig

16 Rollensatz (Kugelsatz)

17 Befestigungselement