DE102010003574A1

DE102010003574A1 - Pressverbund und Verfahren zur Herstellung eines Pressverbunds

Info

Publication number: DE102010003574A1
Application number: DE102010003574A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Bohner; Michael Ehringer
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Current assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-10-06
Anticipated expiration: 2030-04-01
Also published as: DE102010003574B4

Abstract

Pressverbund umfassend
a) ein erstes Fügeteil (1),
b) ein zweites Fügeteil (2), das über eine Fuge (3, 4; 13, 14; 17, 18) mit dem ersten Fügeteil (1) mittels Presskraft verbunden ist,
c) und eine in der Fuge angeordnete, Hartstoffpartikel (8) in einer nachgiebigen Trägermasse (7) enthaltende Mischung (6; 9).

Description

Die Erfindung betrifft einen Pressverbund von wenigstens zwei Fügeteilen und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Pressverbunds. Die Erfindung kommt vorzugsweise in Kraftfahrzeugen zum Einsatz.
Das Fügen von Teilen mit einem Pressvorgang schafft haltbare, rüttelsichere Verbindungen, die große und insbesondere auch wechselnde oder schlagartig einsetzende Kräfte übertragen können. Hauptsächlich werden umlaufende Teile, wie Laufräder, Antriebsräder, Turbinenläufer, Förderräder, Gebläseräder und dergleichen auf oder axial gegen Achsen oder Wellen gepresst. Neben Pressverbunden aus Welle und Nabe oder Welle an Welle, die der Übertragung eines Drehmoments dienen, können Pressverbunde auch der Übertragung nur von Schubkräften, d. h. von Axial- oder Querkräften, dienen. Die Erfindung betrifft zwar in erster Linie Pressverbunde für die Übertragung von Drehmomenten, ist aber auch auf Pressverbunde zur Übertragung von nur linear wirkenden Kräften zwischen den Fügeteilen des jeweiligen Pressverbunds gerichtet. Das übertragbare Drehmoment oder die übertragbare Kraft hängt von der Flächenpressung in der Verbindungsfuge der Fügeteile, der Größe der einander kontaktierenden Flächen der Fügeteile und den Reibwerten ab. Diese Größen können allerdings nicht beliebig vergrößert werden, da mit beispielsweise einer Vergrößerung der im Reibschluss befindlichen Fügeflächen auch die Größe der Fügeteile zunimmt oder durch materialabtragende Bearbeitung eine Schwächung bei wenigstens einem der Fügeteile bewirkt wird oder die Fügeflächen geometrisch komplex geformt, aus speziellen Materialien gefertigt oder die Oberflächen speziell bearbeitet werden müssen, was die Herstellungskosten erhöht.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den Reibschluss zwischen Fügeteilen eines Pressverbunds bei gegebener Fügefläche und Flächenpressung zu stärken und dadurch das übertragbare Drehmoment oder die übertragbare Kraft zu steigern.
Die Erfindung hat einen Pressverbund aus einem ersten Fügeteil und wenigstens einem zweiten Fügeteil zum Gegenstand, die über eine Fuge mittels Presskraft miteinander verbunden sind. Nach der Erfindung ist in der Fuge eine Mischung einer nachgiebigen Trägermasse und in der Trägermasse verteilten Hartstoffpartikeln angeordnet. Die Trägermasse ist vorzugsweise elastisch nachgiebig. Die Hartstoffpartikel sind in großer Zahl in der Trägermasse fein verteilt. Die Hartstoffpartikel sind härter als die Fügeteile, zumindest sind sie härter als die Fügeteile an ihren die Fuge bildenden Fügeflächen, so dass sich die Hartstoffpartikel in die Fügeflächen eingegraben haben und dadurch die vom Pressverbund übertragbaren Kräfte oder Drehmomente signifikant steigern. Umgekehrt kann oder können bei vorgegebenem maximalem Drehmoment oder vorgegebener maximaler Kraft die Flächenpressung oder die Fügeflächen der Fügeteile der Fügeflächen verringert werden oder eine größere Freiheit bei der Materialwahl erzielt werden. Vorzugsweise ist zumindest eine Mehrzahl der Hartstoffpartikel in beide die jeweilige Fuge bildende Fügeflächen eingegraben.
Obgleich bereits eine rein plastische Nachgiebigkeit der Trägermasse genügt, damit sich bei dem Herstellen des Pressverbunds die Hartstoffpartikel eingraben können, wird eine elastisch nachgiebige Trägermasse bevorzugt. Die Trägermasse enthält oder besteht daher in bevorzugten Ausführungen aus einem Elastomer oder Naturkautschuk oder einer Mischung mehrerer Elastomere oder eines oder mehrerer Elastomere mit Naturkautschuk. Als Trägermasse kann ein Material verwendet werden, das dem Material elastischer Dichtungen entspricht. Erfolgreiche Versuche wurden beispielsweise mit einer relativ dünnflüssigen Trägermasse auf der Basis von Dimethacrylatester und einer anderen, zäheren Trägermasse auf Silikonbasis durchgeführt.
In bevorzugten Ausführungen enthalten die Hartstoffpartikel zumindest keramische Anteile, bevorzugter sind die Hartstoffpartikel Keramikpartikel. Die Hartstoffpartikel können insbesondere sandartig sein. Obgleich die Erfindung auch mit runden oder zumindest im Wesentlichen runden Hartstoffpartikeln realisiert werden kann, sollten die Hartstoffpartikel kantig oder besser scharfkantig sein. Brauchbare Materialien für Hartstoffpartikel sind beispielsweise Oxide, Carbide, Silizide, Boride, Nitride und Silicate.
SiO₂-, SiC-Partikel und Diamantpartikel sind vorteilhafte Beispiele für Harstoffpartikel, die dem Material nach allein oder in einer Kombination von zwei dieser Materialien oder aller drei Materialien, auch in Kombination mit anderen Materialien, als Hartstoffpartikel in der Trägermasse verwendet werden können.
Das Material der Hartstoffpartikel sollte eine Härte von wenigstens 400 HV haben. Die Hartstoffpartikel haben in bevorzugten Ausführungen eine Größe mit einer größten Erstreckung über alle drei Raumrichtungen von höchstens 100 μm. Andererseits wird es bevorzugt, wenn die Erstreckung in wenigstens einer Raumrichtung wenigstens 5 um beträgt. Hartstoffpartikel mit einer größten Erstreckung von wenigstens 30 μm und höchstens 80 μm werden besonders bevorzugt.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Pressverbunds werden die Fügeteile mit ihrer jeweiligen Fügefläche oder ihren jeweils mehreren Fügeflächen geformt. Vor dem Fügen der Fügeteile wird auf wenigstens eine der Fügeflächen oder in eine Ausnehmung, die in der wenigstens einen der Fügeflächen oder unmittelbar angrenzend geformt wurde, eine Mischung aufgebracht oder eingebracht, die eine nachgiebige Trägermasse und in der Trägermasse verteilte Hartstoffpartikel enthält. Anschließend werden die Fügeteile in Presspassung miteinander gefügt.
Die Fügeteile können im Pressverbund insbesondere mittels eines oder mehrerer Verbindungsmittel(s) im Bereich der Fügeflächen gegeneinander gespannt, d. h. aufeinander zu gepresst sein. Das einzige oder die mehreren Verbindungsmittel bzw. Spannmittel kann oder können insbesondere Niet- oder Schraubmittel sein. Die Mischung aus Trägermasse und Hartstoffpartikeln verstärkt die Niet- oder Schraub- oder andersartige Primärverbindung der Fügeteile oder ermöglicht eine schwächere Dimensionierung der Niet- oder Schraubverbindung oder einer gegebenenfalls anderen Art einer die Fügeteile im Bereich der Fügeflächen gegeneinander spannenden primären Verbindung.
In bevorzugten ersten Ausführungen bilden die Fügeteile die Fuge mit Stirnflächen. Die im Pressverbund gegeneinander gepressten Stirnflächen bilden die Fügeflächen. Typische Vertreter derartiger Pressverbindungen sind Flanschverbindungen. Die Fügeteile können zum Herstellen der Pressverbindung jeweils einen Verbindungsflansch aufweisen, extra für die Pressverbindung. Bei einem oder bei beiden der Fügeteile kann eine Fügefläche auch mittels einer Schulter gebildet sein, über die das jeweilige Fügeteil sich in einem Durchmesser verringert, also von einer Umfangsfläche auf eine andere Umfangsfläche abfällt. Ferner kann auch eine stirnseitige Endfläche bei einem der Fügeteile oder bei beiden Fügeteilen dessen Fügefläche bilden. In jedem Falle liegen sich die Fügeflächen der Fügeteile über die Fuge axial zugewandt gegenüber. Vorzugsweise kontaktieren sie einander unmittelbar. Falls die Fuge einen Spalt bildet, ist dieser jedenfalls kleiner als eine größte Abmessung des überwiegenden Teils der Hartstoffpartikel. Einer Pressung der Fügeflächen direkt gegeneinander wird demgegenüber jedoch der Vorzug gegeben.
In zweiten Verfahrensführungen wird eines der Fügeteile zumindest im Bereich seiner Fügefläche oder Fügeflächen relativ zu dem anderen Fügeteil auf ein Übermaß gebracht, entweder durch Erwärmung des einen oder Abkühlung des anderen Fügeteils oder durch Erwärmung des einen und Abkühlung des anderen Fügeteils in Kombination. Die Mischung wird vorzugsweise auf das nicht erwärmte, gegebenenfalls durch Abkühlung im Volumen verringerte Fügeteil aufgebracht. Anschließend werden die Fügeteile relativ zueinander in der Position, die sie im späteren Pressverbund einnehmen sollen, positioniert, und schließlich wird das erwärmte Fügeteil auf das andere Fügeteile aufgeschrumpft oder das im Volumen verringerte Fügteil in das andere Fügeteil gedehnt, so dass eine Schrumpfpresspassung oder eine Dehnpresspassung oder beides in Kombination erhalten wird.
Anstelle oder ergänzend zu einer durch Schrumpfung oder Dehnung hergestellten Passung können Umfangsflächen der Fügeteile in Ausbildung der Fügeflächen auch eng aneinander angepasst sein, so dass sich ein Reibschluss auch bereits beim Überschieben dieser Umfangsflächen einstellt. In derartigen Ausführungen ist vorzugsweise in wenigstens einer dieser Umfangsflächen wenigstens eine Tasche geformt, die mit der Mischung gefüllt ist. Nachdem die Fügeteile axial mit diesen Umfangsflächen aufeinandergeschoben worden sind, wird die in der wenigstens einen Tasche befindliche Mischung durch eine relative Drehbewegung zwischen den Fügeteilen aus der Tasche in die Fuge zwischen den Umfangsflächen transportiert. Bei dieser Relativdrehbewegung graben sich die aus der Tasche geförderten Hartstoffpartikel in die beiden Umfangsflächen ein, so dass eine weitere relative Drehbewegung zwischen den Fügeteilen nicht mehr ausgeführt werden kann, sondern durch die in der Art von Widerhaken wirkenden Hartstoffpartikel verhindert wird. Ein Pressverbund zwischen Umfangsflächen eignet sich insbesondere zum Verbinden größer Strukturen, beispielsweise für eine Pressverbindung eines Drehkranzes eines Krans und einer Welle für den Drehkranz.
Die Mischung muss im Falle eines Reibverbunds zwischen Umfangsflächen auch nicht in der Fuge zwischen den Umfangsflächen eingebracht werden. Die Fügeflächen können orthogonal oder zumindest im Wesentlichen orthogonal zu den miteinander verpressten Umfangsflächen weisen und bei Herstellung des Reibverbunds axial gegeneinander gespannt werden. Der Reibverbund der Umfangsflächen kann in derartigen Ausführungen sicherstellen, dass die Fügeflächen mit der dazwischen befindlichen Mischung noch mit einer Spannkraft gegeneinander gespannt sind. Die Fügeteile sind in derartigen Ausführungen mittels einer Kombination aus Umfangsflächenpressung einerseits und einem Spannen der Fügeteile axial gegeneinander mittels eines oder mehrerer Spannmittel(s) andererseits zu dem Reibverbund gefügt.
Obgleich die Mischung bevorzugt bereits vor dem Positionieren der Fügeteile auf das betreffende Fügeteil aufgebracht wird, ist für den Fügeprozess durchaus vorstellbar, dass die Mischung erst nach dem Positionieren der Fügeteile in die Fuge eingefüllt oder eingeschoben wird, solange diese noch offen ist.
Die Mischung kann bei dem Aufbringen auf die wenigstens eine der Fügeflächen, worunter wie gesagt auch ein Einbringen in die noch offene Fuge verstanden wird, insbesondere von fließfähiger Konsistenz sein. Vorzugsweise ist die Trägermasse bei dem Aufbringen flüssig oder pastös. Die Mischung kann beispielsweise aufgestrichen oder vorzugsweise aufgespritzt werden. Die Trägermasse wird nach dem Aufbringen zum Abbinden gebracht, so dass sie sich so weit verfestigt, dass sie die Hartstoffpartikel einbettet, aber dennoch so nachgiebig ist, dass die Flächenpressung über die Fuge unmittelbar und über die Hartstoffpartikel zwischen den Fügeteilen wirkt. Ein bevorzugtes Fügeverfahren gestaltet sich so, dass die Mischung vor dem Fügen der Fügeteile auf wenigstens eines aufgebracht wird, die Fügeteile mit der bereits aufgebrachten Mischung miteinander gefügt, also relativ zueinander in der für den Verbund gewünschten Position positioniert werden und anschließend die Trägermasse zum Abbinden gebracht wird. Die Fügeteile können bereits durch das Positionieren relativ zueinander gespannt werden oder im positionierten Zustand mittels eines oder mehrerer Spannmittel relativ zueinander gespannt werden. Vorzugsweise bindet die Trägermasse erst nach einem Spannen ab.
Die Trägermasse kann von solch einer Art sein, dass sie durch Erwärmung, durch Druckausübung, durch Bestrahlung mit beispielsweise UV-Strahlen oder chemisch oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser genannten Ursachen abbindet, wie gesagt bevorzugterweise erst im gefügten Zustand der Fügeteile. Grundsätzlich soll jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass die Trägermasse bereits vor dem Fügen zum Abbinden gebracht wird. Eine chemisch abbindbare Trägermasse kann mehrkomponentig sein mit einer fluiden, nämlich flüssigen oder pastösen ersten Komponente und wenigstens einer weiteren, zweiten Komponente, die in der ersten Komponente verteilt ist, wobei allerdings ein Kontakt der beiden Komponenten vor dem Abbinden verhindert wird. Um den Kontakt und dadurch die Abbindereaktion zu verhindern, kann die zweite Komponente beispielsweise gekapselt und in der ersten Komponente in Form von kleinen Kapseln, vorzugsweise Mikrokapseln, granulat- oder pulverförmig fein verteilt sein. Durch Ausübung von Druck, beispielsweise unmittelbar beim Positionieren der Bauteile während des Fügens oder durch ein Spannen der Bauteile gegeneinander werden die Kapseln automatisch zerstört, so dass sich die zweite Komponente mit der ersten Komponente mischt und die Abbindereaktion einsetzt, die Trägermasse also abbindet.
Die Trägermasse überträgt kein Drehmoment, zumindest keinen Drehmomentanteil, der praktisch ins Gewicht fällt. Aufgrund der Flächenpressung kann ein Teil der Trägermasse, auch ein überwiegender Teil der Trägermasse aus der Fuge gepresst werden. Allerdings ist von Vorteil, wenn im gefügten Verbund noch ein dünner Film der Trägermasse vorhanden ist, der die Hartstoffpartikel sicher in der Fuge hält, so dass diese nicht als Verunreinigungen in ein die Fuge umspülendes Fluid, beispielsweise ein Schmieröl, gelangen können.
Alternativ oder ergänzend zu einer fließfähigen Mischung kann die Mischung oder eine weitere Mischung in Form eines Dichtelements oder mehrerer Dichtelemente auf die wenigstens eine Fügefläche aufgebracht werden. Das Dichtelement oder die mehreren Dichtelemente, beispielsweise ein oder mehrere Dichtringe, wird oder werden entweder unmittelbar auf der betreffenden Fügefläche oder in der in der Fügefläche gebildeten Ausnehmung angeordnet. Falls das Dichtelement auf der Fügefläche angeordnet ist bzw. wird, kann neben dem Dichtelement oder jeweils neben den mehreren Dichtelementen eine oder können mehrere Ausnehmungen geformt sein, in die das Material des jeweiligen Dichtelements bei dem Pressvorgang ausweichen kann. Falls das Dichtelement in einer Ausnehmung oder die mehreren Dichtelemente je in einer Ausnehmung angeordnet ist oder sind, ist es vorteilhaft, wenn die Ausnehmung(en) nur sehr flach ist oder sind. Entsprechend dünn, rechtwinkelig zur Fügefläche gemessen, sollte das Dichtelement oder sollten die mehreren Dichtelemente sein. Eine Ausnehmung kann beispielsweise als Einstich in der Fügefläche oder als Kanal an die Fügefläche grenzend geformt sein. Eine Ausnehmung kann insbesondere in einem Übergangsbereich, vorzugsweise Eckbereich, geformt sein, den die Fügefläche mit einer winkelig zu ihr weisenden anderen Fläche des betreffenden Fügeteils bildet.
Die Fügeteile sind vorzugsweise wenigstens an ihren Fügeflächen metallisch, bevorzugter sind die Fügeteile Metallteile. Sie können insbesondere Guss- oder Sinterteile sein, wobei beide Fügeteile Guss- oder Sinterteile oder eines der Fügeteile ein Gussteil und das andere ein Sinterteil sein können. In alternativen Ausführungen sind die Fügeteile Kunststoffteile. Des Weiteren sind auch Kombinationen aus Metallfügeteilen und Kunststofffügeteilen mögliche. Für metallene Fügeteile werden Legierungen auf Fe-Basis oder Al-Basis oder gegebenenfalls Mg-Basis bevorzugt. Die Fügeteile können insbesondere Stahlteile sein. Sie können eine gehärtete Oberfläche, im Falle von Stahlteilen beispielsweise eine einsatzgehärtete wie beispielsweise carbonitrierte Oberfläche aufweisen. Allerdings sollten die Hartstoffpartikel härter als die Fügeflächen sein, so dass nicht gehärteten Fügeflächen der Vorzug gegeben wird.
Der erfindungsgemäße Pressverbund wird vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Die Erfindung ist allerdings für jeden Pressverbund einer Welle mit einer Nabe oder generell zweier Wellen von Vorteil, grundsätzlich aber auch für Pressverbunde, die nur lineare Kräfte übertragen müssen. In drehmomentübertragenden Pressverbunden kann das erste Fügeteil die Welle und das zweite Fügeteil die Nabe bilden. Die Fügeteile können stattdessen auch je nur einen Verbindungsflansch aufweisen und mit ihrem Verbindungsflansch unter Bildung des Pressverbunds axial gegen den Verbindungsflansch des jeweils anderen Fügeteils gepresst werden. Die wenigstens zwei erfindungsgemäß miteinander verbundenen Fügeteile werden jeweils als eine Welle bezeichnet, falls zwischen den erfindungsgemäß gefügten Fügeteilen ein Drehmoment übertragbar ist und der Pressverbund für eine Drehmomentübertragung vorgesehen ist. Unter der Erfindung als Wellen bezeichnete Fügeteile können miteinander insbesondere in einer Welle-Nabe-Verbindung gefügt sein, vorzugsweise mit axial gegeneinander gepressten Stirnflächen.
Das zweite Fügeteil kann beispielsweise ein Antriebsrad für eine Nockenwelle oder insbesondere für eine Pumpe des Kraftfahrzeugs bilden. In einer Pumpe kann das zweite Fügeteil insbesondere auch ein Förderrad, beispielsweise ein Zahnrad einer Zahnradpumpe oder ein Flügelrad einer Flügelzellenpumpe oder Pendelschieberpumpe bilden. Das zweite Fügeteil kann auch ein Antriebsrad für eine Pumpe, beispielsweise des genannten Typs, sein. Schließlich kann die gleiche Welle auch mit mehreren zweiten Fügeteilen, beispielsweise einem Antriebsrad und einem Förderrad einer Pumpe, jeweils einen erfindungsgemäßen Pressverbund bilden. Die Pumpe kann insbesondere eine Schmierölpumpe sein, die einen Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs mit Schmieröl versorgt. Die Pumpe kann beispielsweise auch eine Pumpe in einem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs oder eine Kraftstoffpumpe sein oder eine Pumpe zur Erzeugung eines Hydraulikdrucks für ein Hydraulikaggregat des Kraftfahrzeugs, beispielsweise ein Automatikgetriebe. Ein weiteres bevorzugtes Anwendungsbeispiel ist eine Vakuumpumpe für ein Fahrzeug, beispielsweise für einen Bremskraftverstärker. Noch ein weiteres bevorzugtes Beispiel ist die Pressverbindung eines Stellrads, vorzugsweise Flügelrads, eines Nockenwellenphasenstellers an oder auf seiner Antriebs- oder Abtriebswelle, beispielsweise direkt an oder auf einer Nockenwelle. Die Erfindung kann mit Vorteil auch zur Montage von Zahnrädern oder Kettenrädern oder Riemenscheiben in Getrieben zur Anwendung gelangen. Die Erfindung ist nicht nur für Automobile, sondern auch für andere Fahrzeuge, beispielsweise Schiffe, Boote und Luftfahrzeuge von Vorteil, auch für Handwerksgeräte und für Trägerverbindungen außerhalb des Fahrzeugbaus, beispielsweise im Hoch- und Tiefbau, und generell überall dort, wo Einbauraum knapp ist.
Vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden auch in den Unteransprüchen und deren Kombinationen beschrieben.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Ausführungsbeispielen offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:
1 zum Fügen vorbereitete Fügeteile für ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pressverbunds;
2 ein Detail der 1;
3 zum Fügen vorbereitete Fügeteile für ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pressverbunds;
4 ein Detail der 3;
5 zum Fügen vorbereitete Fügeteile für ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pressverbunds;
6 das Detail A der 5;
7 den Pressverbund des dritten Ausführungsbeispiels im gefügten Zustand;
8 das Detail X der 7;
9 eine Schmierölpumpe in einem Querschnitt;
10 die Pumpe in einem Längsschnitt;
11 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pressverbunds;
12 das vierte Ausführungsbeispiel vor dem Fügen;
13 den Schnitt A-A der 11;
14 das Detail Z der 13;
15 einen Winkelverband;
16 den Schnitt A-A der 15;
17 zum Fügen vorbereitete Fügeteile für ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pressverbunds;
18 den Pressverbund des fünften Ausführungsbeispiels;
19 den Schnitt A-A der 18,
20 das Detail Y der 19 und
21 einen Nockenwellen-Phasensteller.
1 zeigt ein erstes Fügeteil 1 und ein zweites Fügeteil 2, die miteinander zu einem Pressverbund gefügt werden sollen. Der Pressverbund dient der Übertragung eines Drehmoments. Das Fügeteil 1 ist eine Welle und das Fügeteil 2 eine Nabe des späteren Pressverbunds. Eingezeichnet ist eine Rotationsachse R des Pressverbunds.
An einem axialen Ende des Fügeteils 1 ist um die Rotationsachse R umlaufend eine Fügefläche 3 geformt. Die Fügefläche 3 ist eine Mantelaußenfläche des Fügeteils 1. Das Fügeteil 1 weist an dem betreffenden Stirnende eine Schulter auf, über die es von einem größeren Durchmesser auf den kleineren Durchmesser der Fügefläche 3 abfällt. Die Schulter bildet einen Axialanschlag für das Fügeteil 2. Die Fügefläche 3 ist überall axial gerade und axial durchgehend glatt.
Das Fügeteil 2 weist eine in Bezug auf die Rotationsachse R zentrische Durchgangsbohrung mit einer durchgehend axial geraden glatten Fügefläche 4 auf, die eine Mantelinnenfläche des Fügeteils 2 bildet und zu der Fügefläche 3 kongruent ist.
Die Fügeteile 1 und 2 werden durch Dehnen des Fügeteils 1 oder Schrumpfen des Fügeteils 2 oder beides in Kombination zu dem Pressverbund miteinander gefügt. Hierfür wird das Fügeteil 1 abgekühlt oder das Fügeteil 2 erwärmt, was auch eine Kombination beider Prozesse beinhalten kann, so dass wie in 1 angedeutet die Fügefläche 4 im Vergleich mit der Fügefläche 3 ein Übermaß aufweist. Anschließend werden die Fügeteile 1 und 2 in Fügeposition positioniert, indem die Fügeflächen 3 und 4 axial zur Überlappung gebracht werden. Die in Fügeposition befindlichen Fügeteile 1 und 2 werden dann durch Temperaturausgleich miteinander gefügt, so dass der auf Schrumpfpresspassung oder Dehnpresspassung beruhende Pressverbund entsteht.
Bevor die Fügeteile 1 und 2 relativ zueinander in der Fügeposition positioniert werden, wird auf die Fügefläche 3 eine Mischung 6 aus einem Elastomer und in dem Elastomer fein verteilten Hartstoffpartikeln aufgebracht, beispielsweise aufgespritzt. Die Mischung 6 ist bei dem Aufbringen von flüssiger oder pastöser Konsistenz, d. h. das Elastomer ist noch nicht abgebunden. 1 zeigt die Fügeteile 1 und 2 in diesem Zustand. Die Mischung 6 bedeckt die gesamte Fügefläche 3 mit vorzugsweise überall zumindest im Wesentlichen gleicher Schichtdicke. Grundsätzlich genügt aber auch eine nur teilweise Bedeckung.
2 zeigt einen Teil der Fügefläche 3 in vergrößerter Darstellung. Die von dem Elastomer gebildete Trägermasse der Mischung 6 ist mit dem Bezugszeichen ”7” und die Hartstoffpartikel sind mit dem Bezugszeichen ”8” bezeichnet. Es handelt sich um scharfkantige SiO₂-Partikel.
Durch den Schrumpf- oder Dehnprozess werden die Fügeteile 1 und 2 reibschlüssig miteinander verbunden. Bei dem Prozess wird ein Teil der Mischung 6, insbesondere ein Teil der Trägermasse 7 aus der zwischen den Fügeflächen 3 und 4 gebildeten Verbindungsfuge gepresst. Bei dem Pressvorgang graben sich die Hartstoffpartikel 6 in die Fügeflächen 3 und 4 ein, so dass die Fügeteile 1 und 2 über die Hartstoffpartikel 6 in gewisser Weise auch formschlüssig miteinander verbunden sind. Jedenfalls wird aufgrund der eingegrabenen Hartstoffpartikel 6 das übertragbare Drehmoment signifikant gesteigert.
3 zeigt die für einen Pressverbund eines zweiten Ausführungsbeispiels vorbereiteten Fügeteile 1 und 2 in den gleichen Positionen wie in der 1. Das Fügeteil 2 entspricht dem Fügeteil 2 des ersten Ausführungsbeispiels. Das Fügeteil 1 ist gegenüber dem Fügeteil 1 des ersten Ausführungsbeispiels hinsichtlich seiner Fügefläche 13 und der Mischung modifiziert. Die Fügefläche 13 wird in diesem Ausführungsbeispiel nicht von der Umfangsfläche 3 geringeren Durchmessers, sondern von der Schulter, d. h. von der um die Rotationsachse R umlaufenden Schulterstirnfläche gebildet. Entsprechend ist die Fügefläche 14 eine der Fügefläche 13 axial zugewandte Stirnfläche des Fügeteils 2. Während im ersten Ausführungsbeispiel die Mischung 6 in flüssiger oder pastöser Konsistenz auf die Fügefläche 13 aufgebracht wurde und erst bei dem Pressverbinden abgebunden hat, wird die in ihrer Zusammensetzung gleiche oder eine hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften vergleichbare Mischung 9 im zweiten Ausführungsbeispiel in bereits abgebundenem Zustand aufgebracht. Die Mischung 9 bildet im zweiten Ausführungsbeispiel einen elastischen Dichtring. Der Dichtring ist in einer Ausnehmung 5 aufgenommen, die in den Bereich, in dem die Fügefläche 13 in die Umfangsfläche 3 kleineren Durchmessers übergeht, eingearbeitet ist.
4 zeigt den Übergangsbereich mit der Ausnehmung 5 und den darin angeordneten Dichtring in einer Vergrößerung. Der Dichtring steht aus der Ausnehmung 5 mit einem Übermaß über die Fügefläche 13 nach außen vor. Der Vorgang des Pressverbindens kann dem anhand des ersten Ausführungsbeispiels erläuterten Prozess entsprechen. Die Fügeteile 1 und 2 des zweiten Ausführungsbeispiels werden bei dem Pressverbinden axial im Bereich der Fügeflächen 13 und 14 gegeneinander gespannt und durch den Reibverbund der gegeneinander verpressten Umfangsflächen 3 und 4 im gespannten Zustand gehalten, so dass die beim Fügen aufgebrachte axiale Spannkraft aufgrund des Reibschlusses der Umfangsflächen 3 und 4 erhalten bleibt.
In einer Abwandlung kann der Dichtring einfach nur in einem Eckbereich, in dem die Fügefläche 13 in die Umfangsfläche 3 geringeren Durchmessers übergeht, angeordnet sein. Die Ausnehmung 5 ist zwar vorteilhaft, aber nicht unumgänglich erforderlich.
In noch einer Abwandlung kann der Dichtring durch eine flüssige oder pastöse Mischung entsprechend der Mischung 6 des ersten Ausführungsbeispiels ersetzt werden, mit der die Fügefläche 13 oder auch nur der Übergangsbereich zwischen der Fügefläche 13 und der Umfangsfläche 3 bedeckt wird.
5 zeigt die für einen Pressverbund eines dritten Ausführungsbeispiels vorbereiteten Fügeteile 1 und 2 und ein Spannmittel 10, mittels dem die Fügeteile 1 und 2 im Bereich ihrer Fügeflächen 13 und 14 gegeneinander spannbar sind, um den Pressverbund herzustellen. Das Fügeteil 1 ist wieder eine Welle. Die Fügeteile 1 und 2 werden axial längs der Rotationsachse R mit den Fügeflächen 13 und 14 aufeinander zu gespannt. Auf der Welle 1 sitzt drehsteif ein Zahnrad 11. Das Fügeteil 2 ist beispielhaft als ein Kettenrad dargestellt.
Das Fügeteil 1 fällt wieder über eine um die Rotationsachse R umlaufende Stirnfläche auf eine Umfangsfläche 3 kleineren Durchmessers ab. Die Stirnfläche bildet wie im zweiten Ausführungsbeispiel die Fügefläche 13, die der Fügefläche 14 des Fügeteils 2 axial zugewandt ist.
6 zeigt den Fügebereich des Fügeteils 1 in einer vergrößerten Darstellung (Detail A). Vor dem Fügen wird eine Mischung 6 aus einer flüssigen oder pastösen elastomeren Trägermasse 7 und Hartstoffpartikeln 8 auf die Fügefläche 13 aufgebracht, so dass sie zumindest einen überwiegenden Teil der Fügefläche 13 bedeckt. Im Übergangsbereich der Fügefläche 13 und der zylindrischen oder gegebenenfalls leicht konischen Umfangsfläche 3 ist eine Ausnehmung 5 eingearbeitet, die primär der einwandfreien Passung der Fügeteile 1 und 2 dient, die andererseits aber auch einen Aufnahmeraum für die Mischung 6 bildet, insbesondere kann die Mischung 6 beim Verpressen der Fügeteile 1 und 2 nach innen in die Ausnehmung 5 hinein ausweichen. Die Ausnehmung 5 bildet ein Reservoir für die Mischung 9. Sie kann zur Festigkeit des Pressverbunds beitragen, falls sie so klein ist, dass Hartstoffpartikel sie überbrücken können. Vorzugsweise sind die Hartstoffpartikel jedoch kleiner als die Ausnehmung 5.
Um den Pressverbund herzustellen, wird das Fügeteil 2 über den axial kurzen Endabschnitt geringeren Durchmessers auf das Fügeteil 1 bis gegen die Fügefläche 13 geschoben. Die Umfangsfläche 3 am axialen Endabschnitt des Fügeteils 1 dient in erster Linie der Zentrierung des Fügeteils 2. Die Fügeteile 1 und 2 werden anschließend mittels des Spannmittels 10 axial gegeneinander gespannt, so dass ihre Fügeflächen 13 und 14 wie in den 7 und 8 dargestellt fest aufeinander zu gepresst werden. Das Spannmittel 10 ist ein Schraubbolzen, der in eine Innenbohrung des Fügeteils 1 eingeschraubt wird und mit einem Spannkopf axial gegen das Fügeteil 2 pressend für den Anpressdruck auf die in der Fuge der Fügeflächen 13 und 14 enthaltene Mischung 6 sorgt. Wie in allen anderen Ausführungsbeispielen graben sich Hartstoffpartikel in großer Anzahl jeweils in beide Fügeflächen 13 und 14 ein.
9 zeigt eine Außenzahnradpumpe, an der die Erfindung verwirklicht ist, in einem Querschnitt. In einem Pumpengehäuse ist eine Förderkammer gebildet, in der zwei Förderräder 11 und 12 um parallele Drehachsen R₁ und R₂ drehbar gelagert sind. Das Förderrad 11 wird drehangetrieben. Die Förderräder 11 und 12 sind miteinander in einem Fördereingriff, so dass bei einem Drehantrieb des Förderrads 11 das damit im Fördereingriff befindliche Förderrad 12 ebenfalls drehangetrieben wird. In die Förderkammer münden auf einer Niederdruckseite ein Einlass 15 und auf einer Hochdruckseite ein Auslass 16 für ein zu förderndes Fluid. Das Gehäuse umschlingt die Förderräder 11 und 12 jeweils über einen Teil ihres Umfangs unter Ausbildung eines engen radialen Dichtspalts. Für das Förderrad 11 bildet das Gehäuse ferner an jeder axialen Stirnseite des Förderrads 11 eine axiale Dichtfläche. Dem Förderrad 12 ist an dessen beiden Stirnseiten axial zugewandt je eine weitere axiale Dichtfläche gebildet. Durch Drehantrieb der Förderräder 11 und 12 wird Fluid durch den Einlass 15 in die Förderkammer gesaugt und von den Förderrädern 11 und 12 längs der jeweiligen Umschlingung auf die Hochdruckseite und dort durch den Auslass 16 zu einem mit dem Fluid zu versorgenden Aggregat gefördert.
In 6 nimmt das Förderrad 12 eine axiale Position mit einer axialen Überdeckung, d. h. Eingriffslänge, ein, die im Vergleich zu der maximalen Eingriffslänge reduziert ist. Das Förderrad 12 ist Bestandteil einer Verstelleinheit. Beispiele für derartige Pumpen und deren Regelung werden in der DE 198 47 132 C2 und der DE 102 22 131 B4 beschrieben.
Die Pumpe kann insbesondere in einem Kraftfahrzeug eingebaut sein und dort als Schmierölpumpe verwendet werden, die einen Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs mit Schmieröl versorgt und selbst von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird. Der Antrieb erfolgt vom Verbrennungsmotor über ein Getriebe auf eine mit dem Förderrad 11 drehsteif verbundene Pumpenwelle. Die an den Ausführungsbeispielen offenbarten Erfindungsmerkmale können auch bei anderen Kraftfahrzeugpumpen oder im Antriebsstrang anderer Kraftfahrzeugpumpen oder drehender Kraftfahrzeugteile verwirklicht sein und im Übrigen auch in Anwendungen außerhalb des Kraftfahrzeugbaus, wenn es darum geht, eine Welle-Nabe-Verbindung oder generell eine Verbindung von Wellen zu schaffen, die ein Drehmoment übertragen. So können insbesondere auch zwei Wellen über eine Flanschverbindung mittels eines einzigen oder mehrerer Spannmittel(s) im Flanschbereich verbunden und zwischen den einander axial zugewandten Stirnflächen der Flansche erfindungsgemäß die flüssige oder pastöse Mischung 6 oder ein Dichtring der Mischung 9 angeordnet sein. Im Falle von Wellenverbindungen kann bei Schaffung eines erfindungsgemäßen Pressverbunds auf zusätzliche, formschlüssig wirksame Verdrehsicherungen, wie beispielsweise Splinte oder Nut- und -Feder-Verbindungen verzichtet werden.
Bei der Pumpe kann ein erfindungsgemäßer Pressverbund insbesondere an zwei Stellen verwirklicht sein: Eines der Fügeteile 1 der Ausführungsbeispiele bildet die angetriebene Pumpenwelle, und das jeweilige Fügeteil 2 bildet das Abtriebsrad des Getriebes und gleichzeitig das Antriebsrad der Pumpenwelle. Zusätzlich oder stattdessen kann auch das Förderrad 11 mit der Pumpenwelle, d. h. dem Fügeteil 1, erfindungsgemäß verbunden sein. Die Pumpenwelle 1 bildet in derartigen Ausführungen mit dem Antriebsrad 2 einen ersten und mit dem Förderrad 11 einen zweiten Pressverbund nach der Erfindung. In der Antriebsverbindung vom Verbrennungsmotor auf die Pumpe können weitere Reibschlussverbunde gemäß der Erfindung gebildet sein, beispielsweise um ein weiteres An- oder Abtriebsrad des Getriebes, beispielsweise Kettenrad eines Kettentriebs, mit einer weiteren Welle verdrehsteif zu verbinden. Anstatt eines Kettentriebs oder zusätzlich kann in der Antriebsverbindung eine Zahnradpaarung oder können mehrere Zahnradpaarungen enthalten sein, die mit ihrer jeweiligen Antriebs- oder Abtriebswelle je in erfindungsgemäßer Weise miteinander verbunden sind. Ein erfindungsgemäßer Pressverbund für die Verbindung der Pumpenwelle 1 insbesondere mit dem Antriebsrad respektive Fügeteil 2 oder mit dem Förderrad 11 trägt zur Reduzierung der Baugröße bei, da die Pumpenwelle schlanker und die zentrale Bohrung des die Nabe bildenden Fügeteils 2 oder 11 kleiner sein können als im Falle eines herkömmlichen Pressverbunds.
Während die ersten drei Ausführungsbeispiele einen Pressverbund zur Übertragung einer Torsionskraft bzw. Drehmoments jeweils am Beispiel einer Wellenverbindung demonstrierten, zeigen die 11 bis 14 in einem vierten Ausführungsbeispiel einen Pressverbund für die Übertragung von Zugkräften F, gegebenenfalls auch Druckkräften parallel zur Fuge. Die Fügeteile 1 und 2 sind Zugstrukturen, im Ausführungsbeispiel Zugstäbe, die mittels Bolzen 10 miteinander verbunden sind. Die Fügeteile 1 und 2 sind in einem Überlappungsbereich, der die Fuge bildet und sich parallel zu der zu übertragenden Kraft erstreckt, mittels der Bolzen 10 quer zur Richtung der zu übertragenden Kraft gegeneinander gespannt. Die Bolzen 10 erstrecken sich im Bereich der Fuge durch die Fügeteile 1 und 2 und werden somit bei einer Zug- oder Druckbeanspruchung auf Scherung beansprucht. Die Bolzen bilden die Spannmittel 10 des Pressverbunds. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um Schraubbolzen, die an einem Ende jeweils einen Spannkopf aufweisen und am anderen Ende ein Gewinde für einen Gewindeeingriff mit einer Mutter. Die Fügeteile 1 und 2 werden mittels dieser Schraubverbindungen quer zu der zu übertragenden Kraft F mit ihren Fügeflächen 17 und 18 gegeneinander gespannt, wie 11 und im Schnitt A-A die 13 zeigen.
12 zeigt die Fügeteile 1 und 2 vor dem Fügen. Im Überlappungsbereich wird auf wenigstens eine der Fügeflächen 17 und 18, im Ausführungsbeispiel auf die Fügefläche 18, eine flüssige oder pastöse Mischung 6 entsprechend der Mischung 6 der anderen Ausführungsbeispiele aufgebracht. Die Spannmittel 10 werden durch die im Bereich der Fügeflächen 17 und 18 vorgesehenen Bohrungen geführt und mit den Mutter verschraubt, so dass die Fügeflächen 17 und 18 fest gegeneinander gepresst werden, wodurch sich die Hartstoffpartikel 8 der Mischung 6 oder zumindest ein Teil dieser Hartstoffpartikel 8 in die Fügeflächen 17 und 18 eingraben, wie dies im Detail Z der 14 dargestellt ist. Die Hartstoffpartikel 8 der Mischung 6 entlasten im Pressverbund insbesondere die Spannmittel 10, wodurch die durch den Pressverbund übertragbare Kraft F oder die Lebensdauer des Pressverbunds vergrößert oder im Durchmesser kleinere Spannmittel 10 verwendet und dementsprechend in den Fügeteilen 1 und 2 die Bohrungen für die Spannmittel 10 verkleinert werden können. Von besonderem Vorteil ist, dass die Anzahl der Spannmittel 10 verringert werden kann.
Die 15 und 16 zeigen einen Winkelverband zweier Fügeteile 1 und 2, die beispielhaft ebenfalls stabförmig dargestellt sind. Der Winkelverband wird mittels einer Kraft F auf Biegung beansprucht. Die Fügeteile 1 und 2 stehen im Verband winkelförmig zueinander und sind im Überlappungsbereich, der Fuge, mittels vier Spannmitteln 10 fest miteinander verbunden. Die Spannmittel 10 sind im Überlappungs- bzw. Kreuzungsbereich der Fügeteile 1 und 2 so angeordnet, dass sie entsprechend dem rechten Winkel, den die Fügeteile 1 und 2 miteinander bilden, in den Ecken eines Rechtecks angeordnet sind.
17 zeigt die Fügeteile 1 und 2 für solch einen Winkelverband vor dem Fügen. Die Fügeteile 1 und 2 weisen im Überlappungs- bzw. Kreuzungsbereich ihre Fügeflächen 17 und 18 auf. Auf wenigstens eine der Fügeflächen 17 und 18, im Ausführungsbeispiel der Fügefläche 17, ist wieder eine flüssige oder pastöse Mischung 6 entsprechend der Mischung 6 der anderen Ausführungsbeispiele aufgebracht. Die Fügeteile 1 und 2 werden im Bereich ihrer Fügeflächen 17 und 18 mittels der Spannmittel 10 vergleichbar dem vierten Ausführungsbeispiel gegeneinander gepresst. Die Spannmittel 10 entsprechen den Spannmitteln 10 des vierten Ausführungsbeispiels.
Durch das Fügen entsteht der WinkelPressverbund der 18–20. Die Hartstoffpartikel 8 haben sich aufgrund der mittels der Spannmittel 10 ausgeübten Spannkräfte in die Fügeflächen 17 und 18 eingegraben und übertragen im gefügten Zustand einen nicht unbeträchtlichen Anteil der Biegekraft F. Aufgrund der verpressten Mischung 6 kann mit weniger Spannmitteln 10 die gleiche Biegekraft F übertragen werden. 15 zeigt einen Winkelverband mit wie bereits erwähnt insgesamt vier Spannmitteln 10 im Bereich der Fuge. 18 zeigt den Winkelverband mit nur zwei Spannmitteln 10, die im Verbund mit den Hartstoffpartikeln 8 eine vergleichbar große Kraft F wie der Winkelverband der 15 mit vier Spannmitteln 10 übertragen können. Das Zahlenbeispiel der vier Spannmittel 10 vs. zwei Spannmittel 10 ist nur beispielhaft zu verstehen. Jedenfalls kann bei gleich großer Kraft F bei Verwendung der Mischung 6 entweder die Zahl der Spannmittel 10 reduziert oder es können die Spannmittel 10 schwächer dimensioniert und dementsprechend die hierfür vorgesehenen Bohrungen in den Fügeteilen 1 und 2 verkleinert werden. Umgekehrt kann bei gleich bleibender Anzahl der Spannmittel 10 die übertragbare Biegekraft F vergrößert werden.
21 zeigt einen Pressverbund am Ausführungsbeispiel eines Nockenwellen-Phasenstellers. Der Nockenwellen-Phasensteller ist beispielhaft als Schwenkmotor ausgeführt. Die Nockenwelle, die im Pressverbund das Fügeteil 1 bildet, wird über den Nockenwellen-Phasensteller von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehangetrieben. Der Nockenwellen-Phasensteller umfasst einen Stator 20 mit einem Antriebsrad 21, das von der Kurbelwelle drehangetrieben wird, beispielsweise im Rahmen eines Kettentriebs oder Zahnriementriebs. Der Nockenwellen-Phasensteller umfasst ferner einen Rotor 2, der mit dem Fügeteil 2, respektive Nockenwelle 2, drehmomentfest erfindungsgemäß verbunden ist. Das Fügeteil 1, respektive Rotor 1, ist relativ zu dem Stator 20 über einen bestimmten Drehwinkelbereich um die Drehachse R der Nockenwelle 1 drehbar und in Bezug auf seine relative Drehwinkelposition, der Phasenlage, relativ zum Stator 20 hydraulisch verstellbar, um die Drehwinkelposition der Nockenwelle 1 relativ zur Kurbelwelle und somit die Schließ- oder Öffnungszeiten der von der Nockenwelle 1 gesteuerten Ventile verstellen zu können. Der Rotor 2 sitzt am stirnseitigen Ende der Nockenwelle 1 auf einer Umfangsfläche 3 der Nockenwelle 1 und wird mittels eines als Zentralschraube ausgeführten zentralen Spannmittels 10 axial gegen eine Stirnfläche 13 der Nockenwelle 1, respektive des Fügeteils 1, gepresst. Der Pressverbund der Fügeteile 1 und 2 kann gemäß des ersten Ausführungsbeispiels oder des zweiten Ausführungsbeispiels oder des dritten Ausführungsbeispiels oder auch einer Kombination aus zweien dieser Ausführungsbeispiele oder aller drei Ausführungsbeispiele oder in einer durch wenigstens einen der Ansprüche oder die Beschreibung insgesamt offenbarten Weise gebildet sein. Die für die Bildung eines erfindungsgemäßen Pressverbunds zur Verfügung stehenden Fügeflächen sind wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen mit den Bezugszeichen 3 und 4 für die Umfangsflächen und 13 und 14 für die Stirnflächen bezeichnet. Zum Spannmittel 10 sei noch nachgetragen, dass das Spannmittel 10 vorteilhafterweise ein zentrales Steuerventil zur Steuerung der Drehwinkelposition des Rotors 2 relativ zum Stator 20 bilden kann und in derartigen Ausführungen vorzugsweise wie angedeutet über die Nockenwelle 1 mit dem hydraulischen Druckfluid, vorzugsweise Motoröl, beaufschlagt werden kann. In vereinfachten Ausführungen kann das Spannmittel 10 aber auch nur die Funktion eines Spannmittels für den Rotor 2 erfüllen.
Bezugszeichenliste

1: Fügeteil
2: Fügeteil
3: Fügefläche, Umfangsfläche
4: Fügefläche, Umfangsfläche
5: Ausnehmung
6: Mischung
7: Trägermasse
8: Hartstoffpartikel
9: Mischung
10: Spannmittel
11: Förderrad
12: Förderrad
13: Fügefläche, Stirnfläche
14: Fügefläche, Stirnfläche
15: Pumpeneinlass
16: Pumpenauslass
17: Fügefläche
18: Fügefläche
19
20: Stator
21: Antriebsrad
R: Rotationsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19847132 C2 [0062]
DE 10222131 B4 [0062]

Claims

Pressverbund umfassend a) ein erstes Fügeteil (1), b) ein zweites Fügeteil (2), das über eine Fuge (3, 4; 13, 14; 17, 18) mit dem ersten Fügeteil (1) mittels Presskraft verbunden ist, c) und eine in der Fuge angeordnete, Hartstoffpartikel (8) in einer nachgiebigen Trägermasse (7) enthaltende Mischung (6; 9).
Pressverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fügeteil (1) eine Welle und das zweite Fügeteil (2) ebenfalls eine Welle und über die Fuge (3, 4; 13, 14) ein Drehmoment übertragbar ist.
Pressverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressverbund Bestandteil einer Pumpe ist, die der Versorgung eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs mit einem Fluid oder einem Unterdruck, vorzugsweise eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs mit Schmieröl dient.
Pressverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressverbund (1, 2) Bestandteil eines Kraftfahrzeugs ist, eines der Fügeteile (1, 2) über das andere vorzugsweise von einem Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs drehangetrieben wird und das erste Fügeteil (1) eine Welle und das zweite Fügeteil (2) vorzugsweise ein Förderrad (11) einer Pumpe oder ein Rotor (2) eines Nockenwellen-Phasenstellers oder ein Antriebsrad, beispielsweise ein Kettenrad, eine Riemenscheibe oder ein Zahnrad ist.
Pressverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fuge (3, 4; 13, 14) das erste Fügeteil (1) ein Innenteil und das zweite Fügeteil (2) ein Außenteil bildet und die Fügeteile (1, 2) mittels wenigstens eines Spannmittels (10) oder mittels Schrumpfpresspassung oder Dehnpresspassung gefügt sind.
Pressverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeteile (1, 2) für die Übertragung einer Kraft, beispielsweise Zugkraft oder Biegekraft, mittels wenigstens eines Spannmittels (10), das die Fuge (17, 18) vorzugsweise durchsetzt, aufeinander zu gespannt werden und das wenigstens eine Spannmittel (10) bei Anlegen der Kraft mit einer quer zu dieser Kraft wirkenden Querkraft, vorzugsweise auf Scherung oder Torsion, beansprucht wird.
Pressverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fügeteil (1) eine erste Fügefläche (3; 13; 17) und das zweite Fügeteil (2) eine zweite Fügefläche (4; 14; 18) aufweist, die Fügeflächen (3, 4; 13, 14; 17, 18) zumindest einen Teil der Fuge bilden und wenigstens ein Spannmittel (10) die Fügeflächen (3, 4; 13, 14; 17, 18) aufeinander zu spannt, wobei das Spannmittel (10) vorzugsweise auf Zug beansprucht wird.
Pressverbund nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Spannmittel (10) die Fuge durchsetzt oder die Fügeflächen (13, 14) um eine Achse (R) erstreckt sind, vorzugsweise umlaufend, und das wenigstens eine Spannmittel (10) die Fügeflächen (13, 14) parallel zu der Achse (R) aufeinander zu spannt, wobei die Fügeflächen (13, 14) sich vorzugsweise um das wenigstens eine Spannmittel (10) erstrecken.
Pressverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermasse (7) ein Elastomer oder Naturkautschuk ist oder enthält.
Pressverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale: (i) zumindest ein Teil der Hartstoffpartikel (8) sind keramische Partikel oder enthalten einen keramischen Anteil; (ii) die Hartstoffpartikel (8) sind sandartig; (iii) die Hartstoffpartikel (8) sind oder beinhalten SiO₂-Partikel, SiC-Partikel oder Diamantpartikel.
Pressverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Fügeteilen (1, 2) je wenigstens eine Fügefläche (3, 4; 13, 14; 17, 18) geformt und zwischen den Fügeflächen die Fuge gebildet ist und die Mischung (6; 9) zwischen den Fügeflächen (3, 4; 13, 14; 17, 18) die gesamte Fuge oder nur einen Teil der Fuge füllt, wobei die Fügeflächen vorzugsweise über die gesamte Fuge glatt sind.
Pressverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fuge ein die Mischung (9) enthaltendes oder aus der Mischung (9) bestehendes Dichtelement, vorzugsweise ein Dichtring, angeordnet ist.
Pressverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeteile (1, 2) mit Fügeflächen (13, 14) die Fuge bilden und in wenigstens einer oder angrenzend an wenigstens eine, vorzugsweise nur in einer oder angrenzend an nur eine der Fügeflächen (13, 14), eine Ausnehmung (5), vorzugsweise eine um eine Achse umlaufende Ausnehmung (5), geformt ist, in oder neben der zumindest ein Teil der Mischung (6; 9) oder das Dichtelement (9) des vorhergehenden Anspruchs angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Pressverbunds (1, 2), bei dem a) ein erstes Fügeteil (1) mit einer ersten Fügefläche (3; 13; 17) und ein zweites Fügeteil (2) mit einer zweiten Fügefläche (4; 14; 18) geformt werden, b) auf wenigstens eine der Fügeflächen (3, 4; 13, 14; 17, 18) oder in eine Ausnehmung (5) in der wenigstens einen der Fügeflächen (3, 4; 13, 14; 17, 18) eine Mischung (6; 9) auf- oder eingebracht wird, die eine nachgiebige Trägermasse (7), vorzugsweise ein Elastomer oder Naturkautschuk, und in der Trägermasse (7) verteilt Hartstoffpartikel (8) enthält, c) und die Fügeteile (1, 2) mit den Fügeflächen (3, 4; 13, 14; 17, 18) gegeneinander gepresst und dadurch miteinander gefügt werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung (6) in einem fließfähigen Zustand auf die wenigstens eine der Fügeflächen (3, 4; 13, 14; 17, 18) aufgebracht oder in die Ausnehmung (5) eingebracht wird, vorzugsweise durch Aufspritzen.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermasse (7) nach dem Fügen der Fügeteile (1, 2) zum Abbinden gebracht wird, wobei die Trägermasse (7) mehrere Komponenten umfassen kann, von denen wenigstens eine zumindest vor dem Fügen gekapselt sein kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Mischung (9) enthaltendes Dichtelement auf der wenigstens einen der Fügeflächen (13, 14) oder in der Ausnehmung (5) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Fügeteil (2) erwärmt und bei dem Fügen durch Verringerung seiner Temperatur in den Reibschluss mit dem ersten Fügeteil (1) geschrumpft oder das erste Fügeteil (1) abgekühlt und bei dem Fügen durch Erhöhung seiner Temperatur in den Reibschluss mit dem zweiten Fügeteil (2) gedehnt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeteile (2) mittels wenigstens eines Spannmittels (10) im Bereich der Fügeflächen (3, 4; 13, 14; 17, 18) aufeinander zu gepresst werden, vorzugsweise so fest, dass sich zumindest ein größerer, vorzugsweise der überwiegende Teil der Hartstoffpartikel (8) in wenigstens eine der Fügeflächen (3, 4; 13, 14; 17, 18), bevorzugt jeweils in beide Fügeflächen, eingräbt.
Mischung aus einer flüssigen oder pastösen Trägermasse (7) und Hartstoffpartikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung (6; 9) in einem Pressverbund von Fügeteilen (1, 2) zur Erhöhung eines Drehmoments oder einer Kraft verwendet wird, das oder die über eine zwischen den Fügeteilen (1, 2) gebildete Fuge (3, 4; 13, 14; 17, 18) übertragbar ist.
Mischung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermasse (7) so nachgiebig ist, dass sie im fertigen Pressverbund zur Übertragung des Drehmoments oder der Kraft keinen oder allenfalls einen vernachlässigbar kleinen Beitrag leistet.