DE102006014140A1

DE102006014140A1 - Verfahren zum Herstellen eines Schwenkaggregats

Info

Publication number: DE102006014140A1
Application number: DE102006014140A
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl.-Ing. Becker; Stefan Dipl.-Ing. Schiffler; Ansgar Brand; Matthias Dipl.-Ing. Reuß; Rainer Beilner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2007-10-04
Also published as: EP1840388A3; EP1840388B1; DE502007004617D1; EP1840388A2; ATE476602T1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Schwenkaggregats mit einem rohrförmigen Gehäuse und einer darin schwenkbar gelagerten Welle als Grundbauteile, wobei eine axial verlaufende Rippe auf einer Innenwandung des Gehäuses und/oder eine äußere Mantelfläche der Welle mittels einer stoffschlüssigen Verbindung fixiert wird, wobei an dem Grundbauteil eine in Umfangsrichtung kontinuierlich verlaufende Oberfläche hergestellt wird und die Rippe an mindestens einem der Grundbauteile aufgesetzt und festgelötet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schwenkaggregats gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Schon in der DE 10 2004 020 190 A1 wird beschrieben, dass das Gehäuse bei einem Schwenkaggregat konventionell aus einem kaltgezogenen hergestellt wird. Dieses Verfahren gewährleistet eine große Belastungsgrenze bei den gehäuseseitigen Rippen und eine gute Formgenauigkeit des Gehäuses. Andererseits ist die Herstellung sehr teuer. Die DE 10 2004 020 190 A1 offenbart ein Gehäuse mit einer Nut, die einen Passsteg einer Rippe aufnimmt, die zwei Arbeitskammern voneinander trennt. Neben einer formschlüssigen Verbindung besteht zusätzlich eine Schweißverbindung (4).
Die US 2 793 623 betrifft ein Schwenkaggregat mit einer axial verlaufenden Rippe im Gehäuse, wobei zwischen dem Gehäuse und der Rippe eine schwalbenschwanzförmige Passung vorliegt. Auch die Schwenkwelle weist einen mehrteiligen Aufbau auf, wobei ein axial verlaufender Flügel in eine Längsnut eingepasst und anschließend verschweißt ist.
Aus der DE 29 05 193 A1 ist ein druckmittelbetätigter Drehantrieb bekannt, dessen Gehäuse eine formschlüssig eingefügte Längsrippe aufweist, die zusätzlich verklebt sein kann. Es werden keine Hinweise zum Herstellungsverfahren der Klebeverbindung gegeben.
Bei allen Varianten kommt zwischen dem Gehäuse und der Rippe eine formschlüssige Verbindung zur Anwendung, die in der Herstellung sehr aufwändig sein kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuse oder einer Schwenkwelle mit mindestens einer an der Innenwandung verlaufenden Rippe derart weiterzuentwickeln, so dass die aus dem Stand der Technik bekannte Herstellungsprobleme behoben sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass an dem Grundbauteil eine in Umfangsrichtung kontinuierlich verlaufende Oberfläche hergestellt wird und die Rippe an mindestens einem der Grundbauteile aufgesetzt und festgelötet wird.
Das Grundbauteil wird insbesondere beim Gehäuse vorteilhafterweise von einem einfachen Halbzeug in Form eines Rohres gebildet. Aufwändige Räum- und/oder Fräsverfahren sind zur Herstellung des Gehäuses, aber auch der Welle nicht notwendig.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird das Lot dem mindestens einen Grundbauteil zugeführt und zusammen mit der Rippe erhitzt, wodurch das Lot aufgrund der Kapillarwirkung in den Kontaktbereich zwischen den beiden Bauteilen eindringt. Diese Vorgehensweise lässt sich in einem Durchlaufofen sehr gut automatisieren.
Vor dem Löten muss die Rippe in ihrer bestimmungsgemäßen Lage gehalten werden. Zum einen ist es denkbar, dass man dafür eine Spannvorrichtung verwendet. Eine besonders vorteilhafte Vorgehensweise besteht aber darin, dass die Rippe vor dem Verlötvorgang mit einem Schweißverfahren fixiert wird.
Die Schweißnaht soll nach Möglichkeit den Arbeitsbereich des Schwenkaggregats nicht beeinträchtigen. Deshalb wird die Schweißverbindung an einer axialen Stirnfläche ausgeführt.
Für die Zuführung des Lots an die Rippe sind zwei Verfahrensmöglichkeiten vorgesehen. Das Lot kann in Blättchenform oder in Pastenform der Rippe zugeführt werden.
Als eine besonders geeignete Stellung für die Zuführung des Lots hat die axiale Stirnfläche der Rippe herausgestellt.
Insbesondere dann, wenn das mindestens eine Grundbauteil in einer senkrechten Lage erhitzt wird, kann das flüssige Lot in den Kontaktbereich zwischen dem Grundbauteil und der Rippe eindringen.
Alternativ zu Lötverbindung kann die Rippe mit einem Widerstandschweißverfahren an mindestens einem Grundbauteil fixiert werden. Dieses Verfahren läuft sehr schnell ab und lässt sich einfach in eine Serienfertigung einfügen, da praktisch keine Abkühlzeiten zu berücksichtigen sind.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Rippe mit einem Laserschweißverfahren radial durch den Rohrkörper mit der Innenwandung verschweißt wird. Durch die außenseitige Zuführmöglichkeit des Schweißwerkzeugs bleibt die Innenwandung frei von Spritzern.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Rippe zwei Segmente umfasst, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind und in diesem Abstandsbereich eine Axialnut bestimmen. Mit dieser Maßnahme ist vor allem der Vorteil verbunden, dass man auf einen Arbeitsgang zum Einfräsen der Axialnut verzichten kann.
Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist eine in Richtung eines Endes weisende Stirnfläche eines Segments mit einem in Nutrichtung verlaufenden axialen Versatz mit einer Schweißverbindung ausgeführt. Unabhängig von dem Schweißverfahren wird verhindert, dass die stirnseitige Schweißnaht zur Fixierung der Rippe den Arbeitsbereich der Welle beeinträchtigen
Für die Verfahrensvariante, bei dem ein Widerstandsschweißen zwischen der Rippe und dem Grundbauteil vorgenommen wird, ist die Rippe an ihrer in Richtung zum Grundbauteil weisenden Kontaktfläche mit mindestes einer vorstehenden Schweißfläche ausgeführt. Die Schweißfläche kann z. B. durch einen oder mehrere Stegen gebildet werden, die mit einer kleinen Kontaktfläche an dem Grundbauteil anliegen, so dass ein großer Übergangswiderstand vorliegt, der die Schweißfläche stärker anschmelzen lässt.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1–3 Gehäuse in der Ansicht und zwei Schnittebenen
4 Rippe als Einzelteil
5–7 Welle als Einzelteil in Ansichten und im Schnitt
8 Rippe als Einzelteil für das Widerstandsschweißverfahren
Die 1 bis 3 zeigen ein Gehäuse 1 als ein Grundbauteil, wie es z. B. in einem Schwenkaggregat nach der DE 44 42 223 C2 zur Anwendung kommt. Der Inhalt der DE 44 42 223 C2 stellt einen Teil der Offenbarung dieser Figurenbeschreibung dar. Das Gehäuse 1 wird von einem Rohrkörper 3 gebildet, der im Bereich der Arbeitsräume des Schwenkaggregats einen konstanten Innendurchmesser und damit eine in Umfangsrichtung kontinuierlich verlaufende Oberfläche aufweist. An den Enden ist der Rohrkörper für die beiden Deckel des Schwenkaggregats auf einen größeren Durchmesser ausgedreht. An einer Innenwandung 5 des Gehäuses 1 sind zwei Rippen 7; 9 angeordnet. In dieser Ausführungsform werden die Rippen von zwei beabstandeten Segmenten 7a; 7b; 9a; 9b gebildet, die in ihrem Abstandsbereich eine Axialnut 11; 13 bestimmen. Grundsätzlich kann die Rippe 7; 9 auch von einem einstückigen Bauteil gebildet werden.
In der Zusammenschau der 1 und 3, sowie einer vergrößerten Darstellung der Rippe nach 4 ist erkennbar, dass eine endseitige Stirnfläche 7as; 7bs; 9as₁ ; 9as₂ ; 9bs₁ ; 9bs₂ der Segmente mit einem in Nutrichtung verlaufenden axialen Versatz 9av₁ ; 9av₂ ; 9bv₁ ; 9bv₂ ausgeführt ist.
Bei der Herstellung des Gehäuses 1 werden die vorgefertigten Segmente 7a; 7b; 9a; 9b in den Rohrkörper 3 des Gehäuse des Schwenkaggregats eingeführt und fixiert. Alternativ kann man die Segmente in einer nicht dargestellten Vorrichtung im Bereich des axialen Versatzes 7av₁ ; 7av₂ ; 7bv₁ ; 7bv₂ ; 9av₁ ; 9av₂ ; 9bv₁ ; 9bv₂ an der Stirnflächen 7as₁ ; 7bs₂ ; 9as₂ ; 9as₂ verschweißen, z. B. mit einem Laserschweißverfahren oder auch mit einem Schutzgasschweißverfahren. Anschließend wird Lotmittel in Form von Blättchen oder Paste einer Stirnfläche 7as₁ ; 9as₁; der Rippe 7; 9 zugeführt. Bevorzugt soll das Gehäuse 1 dabei eine senkrechte Montageposition einnehmen. Das Gehäuse 1 wird anschließend in einem Ofen erhitzt, wodurch das Lotmittel verflüssigt wird und in den Kontaktbereich zwischen den beiden Bauteilen 3; 7; 9 eindringt, so dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Rippe 7; 9 und der Innenwandung 5 vorliegt.
Alternativ kann die Rippe 7; 9 auch mittels Widerstandschweißen oder mit einem Laserschweißverfahren mit dem Rohrkörper 3 verbunden werden. Beim Laserschweißverfahren wird die Rippe 7; 9 radial durch den Rohrkörper 3 mit der Innenwandung verschweißt. Dazu ist besonders eine Rippe 7 gemäß der 8 geeignet, die an ihrer in Richtung des Gehäuses weisenden Kontaktfläche mehrere vorstehende Schweißflächen 15 aufweist, die von in Längsrichtung verlaufenden dreieckigen Leisten gebildet werden, wobei eine Vielzahl von anderen Konturen denkbar ist.
Mit den 5 bis 7 soll gezeigt werden, dass die Erfindung auch bei einer Welle 17 als Grundbauteil des Schwenkaggregats anwendbar ist. Auf der gleichmäßig zylindrischen Mantelfläche 19 sind ebenfalls Rippen 7; 9 aufgesetzt. Auch diese Rippen weisen an ihren Stirnflächen 7as₁ ; 7bs₂ ; 9as₁ ; 9as₂ einen axialen Versatz 7av₁ ; 7bv₁ ; 7bv₂ auf, um einen Raum für eine Schweißverbindung zu schaffen, die axial über die Stirnfläche nicht vorsteht, so dass keine Klemmprobleme zwischen den Rippen 7; 9 der Welle 17 und den Deckeln des Gehäuses 1 auftreten können.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Schwenkaggregats mit einem rohrförmigen Gehäuse und einer darin schwenkbar gelagerten Welle als Grundbauteile, wobei eine axial verlaufenden Rippe auf einer Innenwandung des Gehäuses und/oder einer äußere Mantelfläche der Welle mittels einer stoffschlüssige Verbindung fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Grundbauteil (1; 17) eine in Umfangsrichtung kontinuierlich verlaufende Oberfläche hergestellt wird und die Rippe (7; 9) an mindestens einem der Grundbauteile (1; 17) aufgesetzt und festgelötet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot dem mindestens einen Grundbauteil (1; 17) zugeführt und zusammen mit der Rippe (7; 9) erhitzt wird, wodurch das Lot aufgrund der Kapillarwirkung in den Kontaktbereich zwischen den beiden Bauteilen (1; 17; 7; 9) eindringt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe (7; 9) vor dem Verlötvorgang mit einem Schweißverfahren fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung an einer axialen Stirnfläche (7as₁ ; 7bs₂ ; 9as₁ ; 9as₂ ) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot in Blättchenform der Rippe (7; 9) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot in Pastenform der Rippe (7; 9) zugeführt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot auf der axialen Stirnfläche (7as₁ ; 7bs₂ ; 9as₁ ; 9as₂ ) der Rippe (7; 9) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Grundbauteil (1; 17) in einer senkrechten Lage erhitzt wird.
Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe (7; 9) mit einem Widerstandsohweißverfahren an mindestens einem Grundbauteil (1; 17) fixiert wird.
Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe (7; 9) mit einem Laserschweißverfahren radial durch den Rohrkörper (3) mit der Innenwandung (5) verschweißt wird.
Grundbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe (7; 9) zwei Segmente (7a; 7b) umfasst, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind und in diesem Abstandsbereich eine Axialnut (11; 13) bestimmen.
Grundbauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Richtung eines Endes weisende Stirnfläche (7as₁ ; 7bs₂ ; 9as₁ ; 9as₂ ) eines Segments (7a; 7b; 9a; 9b) mit einem in Nutrichtung verlaufenden axialen Versatz (7av₁ ; 7av₂ ; 7bv₁ ; 7bv₂ ; 9av₁ ; 9av₂ ; 9bv₁ ; 9bv₂ ) ausgeführt ist, an dem die Schweißverbindung vorliegt.
Grundbauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe (7; 9) an ihrer in Richtung zum Grundbauteil (1; 17) weisenden Kontaktfläche mit mindestes einer vorstehenden Schweißfläche (15) ausgeführt ist.