Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Schaltgabel nach Anspruch 7, sowie eine Verwendung nach Anspruch 9.

STAND DER TECHNIK

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Arten von Schaltgabeln bekannt und gebräuchlich.

Es handelt sich bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schaltgabeln aus metallischen Blech-, Draht- oder Gusswerkstoffen. Nachteilig hierbei ist der Umstand, dass metallene Schaltgabeln ein hohes Eigengewicht aufweisen und in der Herstellung teuer sind. AUFGABE DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen und ein Verfahren zum Herstellen einer Schaltgabel zur Verfügung zu stellen, welches es ermöglicht, Schaltgabeln mit geringem Gewicht bei ausreichender Stabilität und geringen Kosten herzustellen.

LÖSUNG DER AUFGABE Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale nach Anspruch 1 .

Die Erfindung geht dahin, dass Faserverbundwerkstoffe für die Herstellung von Schaltgabeln verwendet werden. Von dem Faserverbundwerkstoff ist der Faser-Kunststoff- Verbund zu unterscheiden. Ein Faser-Kunststoff-Verbund ist ein Werkstoff, bestehend aus Verstärkungsfasern und einer Kunststoffmatrix. Die Matrix umgibt die losen Fasern, die durch Adhäsiv- oder Kohäsivkräfte an die Matrix gebunden sind. Faser-Kunststoff-Verbunde haben ein von der Orientierung der Fasern abhängiges Elastizitätsverhalten. Ohne den die Fasern umgebenden Matrixwerkstoff sind die hohen spezifischen Festigkeiten und Steifigkeiten der orientierten oder nicht orientierten Verstärkungsfaser nicht nutzbar. Erst durch die geeignete Kombination von Faser- und Matrixwerkstoff entsteht ein neuer Konstruktionswerkstoff. Die Fasern sind in Faser-Kunstsoff-Verbunden orientiert oder nicht orientiert jedoch lose in der Matrix angeordnet.

Ein Faserverbundwerkstoff besteht hingegen im Allgemeinen aus zwei Hauptkomponenten, einer einbettenden Matrix sowie einer verstärkenden Faserstruktur. Dabei sind die Fasern nicht unorientiert in der Matrix angeordnet, sondern vielmehr in Form von Gelegen oder Geweben in spezifisch definierter Weise angeordnet. Dadurch ergibt sich eine besonders gute Verwendbarkeit von Faserverbundwerkstoffen für die Herstellung von Strukturteilen, wie z. B. Schaltgabeln. Durch gegenseitige Wechselwirkungen der beiden Komponenten, Gewebe und Matrix, erhält dieser Faserverbundwerkstoff höherwertige Eigenschaften als jede der beiden einzeln beteiligten Komponenten sowie auch gegenüber Faser-Verbund-Werkstoffen aus losen Fasern und einer umgebenden Kunststoffmatrix.

Faserverbundwerkstoffe bestehen also aus der Matrix und Fasern, wobei die Fasern in Form eines sogenannten Gewebes oder Geleges angeordnet werden können. Das Gewebe oder Gelege wird von der Matrix eingebettet/ umschlossen. Der Matrixwerkstoff ist ein polymerer Kunststoff wie, Duromere, Elastomere oder Thermoplaste.

Da die Fasern je nach Beanspruchung ausgerichtet und in ihrer Dichte angepasst werden können, entstehen mit Hilfe entsprechender Herstellungsverfahren maßgeschneiderte Bauteile. Um die Festigkeit in verschiedene Richtungen zu beeinflussen, werden statt einzelner Fasern Gewebe oder Gelege verwendet, die vor dem Kontakt mit der Matrix hergestellt werden. Auch kann die Matrix des umgebenden Gewebes mit losen Fasern verstärkt sein.

Besonderheit der Gewebe oder der Gelege für Schaltgabeln ist das Vorkonfektionieren der Gewebestrukturen. Dabei werden die Gewebestrukturen in Richtung der zu erwartenden Belastungen ausgelegt, so dass abstützende Elemente, wie beispielsweise eine Verstärkung als auch umschließende Elemente, wie beispielsweise eine Buchse den Gesamtverbund der Schaltgabel bilden können.

In das Gewebe werden einzelne Funktionselemente, wie metallische oder auch aus anderen Kunstoffen bestehende Buchsen oder Mitnehmer und/oder Fügestellen und/ oder partielle Verstärkungsteile integriert. Beim Umspritzen werden diese Funktionselemente gemeinsam mit dem Gewebe vom Matrixwerkstoff vollflächig oder nur teilweise umschlossen. Eine weiterführende mechanische Bearbeitung der Faserverbundschaltgabel und/oder ein Fügeprozess kann sich in der Prozesskette anschließen.

Bei der erfindungsgemässen Verwendung eines Faserverbundwerkstoffs zur Herstellung einer Schaltgabel kommen folgende Schritte zur Ausführung. Zunächst wird in eine Negativ-Spritzgussform in Form der Schaltgabel eine Stützstruktur eingebracht. Die Stützstruktur stellt hierbei spezifisch als Gewebe oder Gelege angeordnete Fasern dar. Das Gelege selbst kann dabei schon mit einem Matrixwerkstoff umschlossen sein (Organoblech).

Als Negativ-Spritzgussform ist eine Hohlform zu verstehen, welche das Negativ zu der positiven Form der Schaltgabel darstellt. Das wiederum bedeutet, dass beim Ausfüllen der Negativ-Spritzgussform mit dem Matrix- Kunststoff eine Schaltgabel mit der gewünschten Form entsteht, indem das Gewebe/ Gelege umspritzt wird.

Die Stützstruktur, die in einem weiteren Schritt von Kunststoff umspritzt wird, wobei der Kunststoff eine Matrix für die Faser oder das Gelege aus Fasern oder das Gewebe aus Fasern darstellt. Die Stützstruktur übernimmt eine Trägerfunktion zur Übernahme von Belastungen, die z. B. beim Schalten von Handschalt- oder Doppelkupplungsgetrieben entstehen.

Der alleinige Einsatz von Kunststoff ist hierbei in der Regel nicht ausreichend fest genug, um den Dauerbelastungen stand zu halten. Kunststoffe, die höhere Steifigkeiten besitzen, sind extrem teuer und daher zur Lösung der Aufgabe ungeeignet.

Die Stützstruktur oder Gewebestruktur kann aus Glas-, Kunststoff-, Kohlenstoff- , Natur-, Keramik- oder Metallfasern bestehen. Als erfindungsgemässe Kunststoffe können bevorzugt Kunststoffe mit Kurzoder Langfasern aus Glas- oder Kohlenstofffasern verwendet werden.

Daneben können aber auch Stege mit Bauteilversteifungen bei den erfindungsgemässen Schaltgabeln als Stützstruktur zum Einsatz kommen.

Im Ergebnis werden Faserverbundwerkstoffe erreicht, bei denen die oben beschriebenen Stützstrukturen mit Kunststoff umspritzt werden. Faserverbundwerkstoffe bestehen erfindungsgemäss aus Verstärkungsfasern und einer Kunststoff-Matrix, die die Fasern umgibt. Durch die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen können die Eigenschaften der später erhaltenen Schaltgabel besonders gut beeinflusst werden. Je nachdem, welche Fasern eingesetzt werden und wie die Fasern in den Faserverbundwerkstoffen in Form von Geweben oder Gelegen angeordnet sind, können die Schaltgabeln an manchen Stellen elastisch und an anderen Stellen steif ausgeführt werden. Folglich können die Schaltgabeln optimal an die Nutzungsvoraussetzungen angepasst werden. Die Stützstrukturen sind meist in eine Faserrichtung ausgerichtet, so dass die entstehenden Eigenschaften des Faserverbundwerkstoffes richtungsabhängig sind. Bei Geweben aus Fasern und/oder Gelegen aus Fasern kann eine nutzerorientierte Vorkonfektionierung erfolgen, was wiederum zu einer weiteren Kostenersparnis führt. Dies ergibt sich aus dem Umstand, dass je nach Schaltgabelmodell die ermittelten Belastungsbereiche gezielt unterstützt und entstehende Kräfte gezielt abgeleitet werden können.

Um richtungsunabhängige Eigenschaften des Faserverbundwerkstoffes zu erhalten, ist der Einsatz von Geweben zielführend, in denen die Fasern in unterschiedliche Richtungen miteinander strukturiert werden. Mit dem Umspritzen der Gewebe aus Fasern und/oder Gelege aus Fasern ergeben sich völlig neue Möglichkeiten der Einflussnahme auf die Eigenschaften von Schaltgabeln.

Als mögliche Kunststoffe eignen sich Thermoplasten, wie Polyetheretherketon (PEEK), Polyvenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polyetherimid (PEI), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyamid (PA) und duroplastische Werkstoffe.

Wie oben bereits angedeutet, wird vor, während oder nach dem Einbringen der Stützstruktur in die Negativ-Spritzgussform ausserdem Kunststoff eingespritzt oder eingepresst. Dabei wird bevorzugt die Stützstruktur mit Kunststoff umspritzt.

Anschliessend wird die Schaltgabel aus der Negativ-Spritzgussform entnommen und weiter verarbeitet. Hierbei können beispielsweise Bohren oder Schleifen oder dergleichen durchgeführt werden, um die Schaltgabel an die individuellen Bedürfnisse der Benutzer anzupassen.

Weiter kann in der erfindungsgemässen Schaltgabel in die Negativ- Spritzgussform ein Gleitschuh eingebracht werden. Daneben können aber auch Verstärkungsteile, wie Blech- oder Drahtinlets oder auch Blech- Drahtkonstruktionen, die mit Kunststoff umspritzt sind, in die Negativ- Spritzgussform eingebracht werden, bevor der Kunststoff eingespritzt wird und die Schaltgabel hergestellt wird. Auch ist es denkbar, dass beispielsweise eine Buchse in der Negativ-Spritzgussform an vorher definierter Stelle angeordnet und entsprechend zumindest teilweise von der Matrix, also dem Kunststoff haltern umspritzt oder umpresst wird.

Beispielsweise kann die Stützstruktur den Gleitschuh stützend ausgelegt werden. Das bedeutet im Einzelnen, dass beispielsweise um den Gleitschuh herum stützende langfaserige Stützstrukturen oder Gewebe eingesetzt werden können. Neben dem Gleitschuh kann in die Negativ-Spritzgussform eine Schaltstangenaufnahme eingebracht werden. Neben der Verwendung eines Faserverbundwerkstoffs zur Herstellung einer Schaltgabel wird auch die Schaltgabel an sich beansprucht. Eine solche Schaltgabel weist einen Korpus aus Faserverbundwerkstoff auf, wie er oben beschrieben ist. Weiter kann die Schaltgabel in ihrem Korpus einen Gleitschuh und/oder eine Schaltstangenaufnahme eingespritzt aufweisen.

FIGURENBESCHREIBUNG

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht auf eine erfindungsgemässe

Schaltgabel 1 schräg von oben, Figur 2 eine horizontale Ansicht auf die erfindungsgemässe Schaltgabel 1 , die den Blick auf die Seiten zweier Aussenschenkel 8 und 9 erlaubt,

Figur 3 eine senkrechte Draufsicht auf die erfindungsgemässe

Schaltgabel 1 ,

Figur 4 eine horizontale Ansicht auf die erfindungsgemässe Schaltgabel 1 , die den Blick auf den Aussenschenkel 8 erlaubt.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemässe Schaltgabel 1 , mit einer ausschnittsweise dargestellten Schaltstange 2. Die Schaltgabel 1 verfügt über eine Gabel 6 und einen gabelförmigen Gleitschuh 7. Die Gabel 6 teilt sich in zwei Aussenschenkel 8 und 9 auf. Der gabelförmige Gleitschuh 7 teilt sich in zwei Innenschenkel 10 und 1 1 auf. Die Aussenschenkel 8 und 9 und die Innenschenkel 10 und 1 1 sind einstückig aus Kunststoff ausgebildet. Das bedeutet, dass sie in einem Schritt aus einer Extrusionsmaschine extrudiert wurden. Weitere Einzelheiten zu den Aussenschenkeln 8 und 9 und den Innenschenkeln 10 und 1 1 werden in den folgenden Figuren genauer beschrieben. Die Gabel 6 umfasst eine buchsenförmige Schaltstangenaufnahnne 4. Die Schaltstangenaufnahnne 4 ist auf der der Schaltstange 2 zugewandten Seite mit einem Lager 5 ausgestattet, über welches die Schaltstangenaufnahme 4 die Schaltstange 2 aufnimmt.

Weiterhin umfasst die Schaltstangenaufnahme 4 einen Schaltarm 3. Der Schaltarm 3 ist U-förmig gestaltet und umfasst entsprechend zwei Stege 12.1 und 12.2. Diese Stege 12.1 und 12.2 sind an ihren jeweiligen Innenkanten i1 und i2 abgeflacht ausgeformt.

Der Schaltarm 3 ist in einem angeschrägten Winkel quer zur Schaltstange 2 auf einem Überstand U2 der Schaltgabelaufnahmen 4 aufgesetzt. Dies wird in Figur 2, 3 und 4 weiter verdeutlicht dargestellt. In Figur 2 ist die erfindungsgemässe Schaltgabel 1 in einer horizontalen Seitenansicht dargestellt, bei der die Gabel 6 und der gabelförmige Gleitschuh

7 von der Seite zu sehen sind.

Die Gabel 6 geht in die beiden Aussenschenkel 8 und 9 über. Der gabelförmige Gleitschuh 7 geht in die beiden Innenschenkel 10 und 1 1 über.

Die Gabel 6 ist mit dem gabelförmigen Gleitschuh 7 über drei Gabellamellen 13.1 , 13.2 und 13.3 verbunden. Zwischen den Gabellamellen 13.1 , 13.2 und 13.3 befinden sich entsprechende Kammern 17.1 , 17.2, 17.3, 17.4.

Weiterhin besteht eine Verbindung zwischen den jeweiligen Aussenschenkeln 8 bzw. 9 und den Innenschenkeln 10 bzw. 1 1 . Dazu verfügen die Aussenschenkel

8 und 9 über eine äussere Schenkelnut 16.1 und 16.2 und die Innenschenkel 10 und 1 1 über eine innere Schenkelnut 15.1 und 15.2. Die äusseren Schenkelnuten 16.1 , 16.2 und die inneren Schenkelnuten 15.1 , 15.2 weisen einen Öffnungswinkel von ca. 90° auf. Die Innenschenkel 10 und 1 1 und die Aussenschenkel 8 und 9 sind derart ausgeformt, dass sie sich formschlüssig in die jeweilige innere Schenkelnut 15.1 und 15.2 bzw. in die jeweilige äussere Schenkelnut 16.1 und 16.2 einfügen.

Zudem verfügen die Innenschenkel 10 und 1 1 an der Seite, die zu den Aussenschenkel 8 und 9 reicht, über eine Kontaktfläche 14.1 bzw. 14.2.

An dem Punkt an dem die Kontaktfläche 14.1 bzw. 14.2 durch die Trennung der Aussenschenkel 8 und 9 von den Innenschenkel 10 und 1 1 endet, beginnt die spitz zulaufende Kammer 17.1 bzw. 17.4.

Die Innenschenkel 10 und 1 1 weisen an ihren zugewandten Seiten abgerundete Innenkanten 18.1 und 18.2 auf.

Der gabelförmige Gleitschuh 7 mit seinen Innenschenkeln 10 und 1 1 weist die Form eines Halbkreises auf, wobei die Länge der Innenschenkel 10 und 1 1 die Länge einer gedachten Kreishalbierenden leicht überschreiten.

Ebenfalls zu erkennen ist der U-förmige Schaltarm 3 mit seinen Stegen 12.1 und 12.2, der in einem schrägen Winkel quer zur Schaltstange 2 auf einem Überstand U2 der Schaltstangenaufnahme 4 angeordnet ist. Die beiden Innenkanten i1 und i2 der Stege 12.1 und 12.2 abgeflacht ausgeformt.

Zwischen der Schaltstange 2 und der Schaltstangenaufnahme 4 ist das Lager 5 ringförmig angeordnet.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemässe Schaltgabel 1 . Hier ist zu erkennen, dass die Schaltstangenaufnahme 4 um die Länge eines Überstandes U1 und des Überstandes U2 breiter ist, als die breiteste Stelle der Gabel 6, die durch Hauptlamellen 19.1 , 19.2, 19.3, 19.4 begrenzt ist. Dabei weist der Überstand U1 eine geringere Länge als der Überstand U2 auf, da auf dem Überstand U2 der Schaltarm 3 angeordnet ist. Weiterhin ist ersichtlich, dass sich die Gabel 6 mit dem Übergang zu den Aussenschenkeln 8 und 9 um die Breite B1 und B2 verjüngt. Die Aussenschenkel 8 und 9 werden durch die sich spitz zueinander verjüngenden, sich aber nicht treffenden Hauptlamellen 19.1 , 19.2, 19.3 und 19.4 flankiert.

Zwischen den Hauptlamellen 19.1 und 19.2 des einen Aussenschenkels 8 befinden sich drei Sternlamellen 20.1 , 20.2 und 20.3. Ebenso befinden sich zwischen den Hauptlamellen 19.3 und 19.4 des anderen Aussenschenkels 9 drei Sternlamellen 20.4, 20.5 und 20.6. Diese Sternlamellen werden in Figur 4 detaillierter beschrieben.

Figur 4 zeigt eine Sicht auf den einen Aussenschenkel 8 der Schaltgabel 1 . Hier sind deutlich die drei Sternlamellen 20.1 , 20.2 und 20.3 mit ihren röhrenförmig ausgeformten Grundkörpern zu erkennen.

Die Sternlamelle 20.1 verfügt über drei strahlenförmige Fortsätze. Zwei der drei strahlenförmigen Fortsätze reichen in Richtung der Schaltgabelstange 2 und gehen seitlich in die jeweilige Hauptlamelle 19.1 bzw. 19.2 über. Ein dritter strahlenförmiger Fortsatz bildet zunächst zwei kreuzförmige Verbindungen zu den Hauptlamellen 19.1 und 19.2 und reicht dann bis zu einer Schenkelspitze 22.1 , in dessen Bereich er mit den beiden Hauptlamellen 19.1 und 19.2 verschmilzt.

Die Schenkelspitze 22.1 sowie die abbildungsbedingt nicht zu sehende gegenüberliegenden Schenkelspitze 22.2 weisen einen wie abgeschnitten erscheinenden geraden Abschluss auf.

Die Sternlamelle 20.2 verfügt über fünf strahlenförmige Fortsätze. Zwei dieser strahlenförmigen Fortsätze reichen schräg in Richtung der Schenkelspitze 22.1 und gehen dann in die jeweilige Hauptlamelle 19.1 bzw. 19.2 über. Drei weitere strahlenförmige Fortsätze reichen in die entgegengesetzte Richtung zur Schaltgabelstange 2. Der rechte strahlenförmige Fortsatz geht in die Hauptlamelle 19.2, der linke strahlenförmige Fortsatz in die Hauptlamelle 19.1 über. Der mittlere strahlenförmige Fortsatz reicht gerade in Richtung der Schaltstange 2 und stellt eine Verbindung zur Sternlamelle 20.3 her. Die Sternlamelle 20.3 weist acht strahlenförmige Fortsätze auf. Diese strahlenförmigen Fortsätze sind jeweils mit einem Winkelabstand von ca. 45° um die Sternlamelle 20.3 herum angeordnet. Von den acht strahlenförmigen Fortsätzen gehen jeweils die äusseren drei in die Hauptlamelle 19.1 bzw. 19.2 der jeweiligen Seite über. Der in Richtung der Schenkelspitze 22.1 zeigende strahlenförmige Fortsatz stellt eine Verbindung zu der darunter angeordneten Sternlamelle 20.2 her. Der gegenüberliegende strahlenförmige Fortsatz schmiegt sich an die Rundung der Schaltstangenaufnahme 4 an, sodass diese von dem strahlenförmigen Fortsatz zum Teil umgriffen wird. In ähnlicher Weise fassen auch die Hauptlamellen 19.1 , 19.2, 19.3 und 19.4 die Schaltstangenaufnahme 4 ein.

Zusammen bilden die Sternlamellen 20.1 , 20.2, 20.3, 30.4, 20.5, 20.6, eine wabenähnliche und stabilisierende Struktur zwischen den jeweiligen Hauptlamellen 19.1 , 19.2, 19.3, 19.4.

An der Aussenseite der sich zueinander in Richtung der Schenkelspitze 22.1 verjüngenden Hauptlamellen 19.1 und 19.2 ist jeweils eine Flügellamellen 21 .1 und 21 .2 angeordnet. Die Aussenkanten der beiden Flügellamellen 21 .1 und 21 .2 verlaufen bis zum Bereich an der Schenkelsitze 22.1 parallel zueinander, so dass der eine Aussenschenkel 8 durch die sich verjüngenden Hauptlamellen 19.1 und 19.2 nicht schmaler wird. Die durch die Breiten B1 und B2 dargestellte Verjüngung der Aussenschenkel 8 bzw. 9 wird durch die Flügellamellen 21 .1 und 21 .2 gestoppt. Die zunächst parallel zueinander verlaufenden Aussenkanten der Flügellamellen 21 .1 und 21 .2 werden in Bereich der Schenkelspitze 22.1 bogenförmig schmaler, so dass sie sich jeweils an die Kante des geraden Abschlusses der Schenkelspitze 22.1 anschmiegen. Die vorliegende Beschreibung des in Figur 4 dargestellten einen Aussenschenkels 8 ist auf den gleich gestalteten anderen Aussenschenkel 9 zu übertragen. Die beiden Aussenschenkel 8 und 9 sind spiegelbildlich aufgebaut.

Bezugszeichenliste