DE102014205709A1

DE102014205709A1 - Maschinenbauteil

Info

Publication number: DE102014205709A1
Application number: DE201410205709
Authority: DE
Inventors: Michael Hofer; Peter Steininger
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2014-10-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Maschinenbauteil für ein ölgefülltes Getriebe eines Kraftfahrzeuges, wobei das Maschinenbauteil (AW, ZR) zur Ausführung von Drehbewegungen ausgebildet ist und in einem Bereich seiner Außenfläche eine durch Anspritzen einer Kunststoffmasse gebildete Ergänzung (ET), Füllung (FT) aufweist, welche eine im Wesentlichen glatte Oberfläche bildend der Vermeidung von durch die Drehbewegung verursachten negativen Wirkungen auf das Öl, wie insbesondere Planschen oder Ölschaumbildung, dient.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Maschinenbauteil gemäß Anspruch 1.
Getriebebauteile wie Zahnräder, Scheiben oder Wellen im Kraftfahrzeugbereich laufen in geschlossenen Gehäusen, welche mit einer vorgegebenen Ölmenge gefüllt sind. Die Getriebeteile sind als Gussteile oder Schmiedeteile gefertigt und weisen neben einer der Funktion dienenden Struktur – z.B. Verzahnung, Nocken oder Unwuchtbereiche – eine Formgebung auf, die sich einerseits nach der Stabilität, den zu übertragenden Kräften und Momenten und andererseits nach einem möglichst geringem Gewicht richtet. Zahnräder weisen daher oft Durchbrüche oder radial verlaufende Versteifungsstreben auf. Eine derartige Formgebung bewirkt jedoch eine nachteilige Wirkung auf das Öl innerhalb des Gehäuses. Das drehende Bauteil planscht bzw. bewirkt ein Schäumen des Öls.
Eine möglichst glatte und ein Planschen bzw. das Öl nicht schäumende Formgebung bzw. eine derartige Gestaltung ist meist nicht möglich bzw. wegen vorgegebener Gewichts- und Bauteilkosten nicht zu realisieren. Daher werden in einigen Fällen Anbauteile aus Kunststoff verwendet, welche an das Bauteil angebracht werden und die sonst das Planschen bzw. einen Ölschaum verursachende Fläche glatt gestalten.
Die DE 10 2008 038 012 A1 beschreibt als Maschinenbauteil eine Ausgleichswelle mit einem Rotations-Symmetrie Ergänzungselement. Dieses Ergänzungselement wird im Bereich des asymmetrischen Unwuchtbereiches angebracht und bildet eine symmetrische Außenkontur. Das Ergänzungselement ist bspw. aus Kunststoff gefertigt und wird in Form von zwei Halbschalen um das Massenelement des Unwuchtbereiches befestigt. Die Befestigung der die Ergänzung bildenden Teile erfolgt auf stoff- oder formschlüssige Weise, mittels Kleben oder Rastverbindung.
Füll- und Ergänzungsteile für die asymmetrischen Unwuchtbereiche einer Ausgleichswelle zeigt die US 7 617 810 B1 . Die Befestigung erfolgt mittels Verrastungselementen. Eine ähnliche Lösung bei einer Ausgleichswelle zeigt auch die DE 101 15 536 A1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Maschinenbauteil in gegenüber den bekannten Lösungen verbesserter Form zu schaffen.
Die Lösung der vorstehend genannten Aufgabe erfolgt durch ein Maschinenbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Maschinenbauteil weist in wenigstens einem Flächenbereich eine durch Anspritzen einer Kunststoffmasse gebildete Ergänzung auf, durch welche eine glatte, Planschen bzw. Ölschaumbildung verhindernde Außenkontur gebildet wird. Vorzugsweise wird durch die angespritzte Kunststoffmasse in Umfangsrichtung eines drehenden Bauteils eine symmetrische Außenform erzeugt. Dies ist insbesondere bei einer Ausgleichswelle mit asymmetrisch angeformter, angeordneter Masse vorteilhaft. Durch die angespritzte Kunststoffmasse wird die asymmetrische Massenunwucht, die die Unwucht bildende Form zu einer rotationssymmetrischen Form ergänzt, welche in einem Ölbad ruhig läuft und keinen Ölschaum verursacht.
Bei einer Ausgleichswelle kann gemäß einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass der in einem Bereich rotationssymmetrisch gestaltete Unwuchtbereich, die Unwuchtmassenanordnung durch die angespritzte Kunststoffmasse zu einem vollrotationssymmetrischen Umfang ergänzt wird.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, den gesamten Unwuchtmassenbereich der Welle mit Kunststoff zu umspritzen und so einen rotationssymmetrischen Körper zu erzeugen.
Die Erfindung ist ebenfalls bei Zahnrädern anwendbar, die als Scheibe gestaltet sind und in den Seitenflanken, im Bereich außerhalb der Verzahnung der Gewichtsreduktion dienende Verjüngungen oder Öffnungen, Durchbrüche aufweisen. Dieser Seitenflankenbereich kann erfindungsgemäß mit einer angespritzten Kunststoffmasse ausgefüllt und zu einer glatten Seitenfläche ergänzt werden. Ein Zahnrad, ein Stirnrad kann an beiden Seitenflanken entsprechend ausgefüllt werden und so flache Seitenflächen erhalten. Somit wirkt nur noch der Verzahnungsbereich des drehenden Zahnrades auf das Ölbad ein – die deutlich stärker negativen Auswirkungen eines mit Verstrebungen, Durchbrüchen offen gestalteten Seitenflankenbereiches werden vermieden, das Zahnrad läuft ruhiger im Ölbad bzw. im Ölraum.
Das erfindungsgemäße Maschinenbauteil weist in einem für die An- bzw. Umspritzung mit Kunststoff vorgesehenen Flächenbereich eine Formgebung, eine Strukturierung auf, welche dem Kunststoff eine gute Verankerung bietet. Vorteilhaft ist eine Formgebung des Bauteils im vorgesehenen Bereich, der vom beim Umspritzprozess eingebrachten Kunststoff umströmt werden kann und mit Aushärten der Kunststoffmasse eine feste Verbindung der Splash Cap mit dem Bauteil bildet.
Bei Zahnrädern mit Durchbrüchen kann insbesondere vorgesehen sein, dass im Umspritzprozess die beiden Seitenflanken flache Außenseiten bildend mit Kunststoff gefüllt werden, derart, dass die Kunststoffmasse die Durchbrüche durchgreift. Der so entstandene einheitliche Kunststoffkörper bildet sodann eine feste Verbindung mit dem Zahnrad.
Das Maschinenbauteil kann alternativ oder unterstützend im für die Umspritzung vorgesehenen Bereich eine Strukturierung aufweisen, welche mit dem erhärtenden Kunststoff eine feste Verbindung, der Kunststoffmasse einen guten Haftgrund bildet.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Umspritzung wird das Maschinenbauteil in eine Form eingelegt und danach der erhitzte Kunststoff eingespritzt. Bei der Form kann es sich um eine teilbare Form handeln, welche das Bauteil teilweise oder vollständig aufnimmt.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren erläutert.
1 zeigt einen perspektivischen Ausschnitt einer innen hohl ausgeführten Ausgleichswelle AW mit einer exzentrisch zur Achse der Ausgleichswelle angeordneten Unwuchtmasse UWM sowie einem mit der Unuchtmasse UWM verbundenen Ergänzungsteil ET. Die 1 zeigt gleichzeitig einen Schnitt durch die beiden Teile – die Unwuchtmasse UWM sowie das angespritzte Ergänzungsteil ET – in einer Ebene, die parallel zur Achse der Ausgleichswelle AW verläuft.
Die Unwuchtmasse UWM weist eine kreisbogenförmige Außenkontur auf, deren Radius sich in Achsrichtung verjüngt. Die Unwuchtmasse UWM erstreckt sich etwa um den halben Umfang der Ausgleichswelle AW. Der nicht von der Unwuchtmasse UWM ausgefüllte Bereich der Ausgleichswelle AW ist mit dem Ergänzungsteil ET erfüllt, welches in einem Umspritzungsprozess mit Kunststoff unter Verwendung einer entsprechenden Form erzeugt worden ist. Das Ergänzungsteil ET vervollständigt die Ausgleichswelle AW im Abschnitt der Unwuchtmasse UWM zu einem rotationssymmetrischen Körper.
Die Unwuchtmasse UWM der Ausgleichswelle AW weist eine Befestigungskontur BK auf – im Profil geformt nach Art eines Schwalbenschwanzes –, welche von dem im Umspritzprozess eingeleiteten Kunststoff umflossen ist und so beim Erhärten das Ergänzungsteil ET bildend dieses an der Ausgleichswelle AW, der Unwuchtmasse UWM formschlüssig fixiert.
2 zeigt perspektivisch ein eine Schrägverzahnung aufweisendes Zahnrad ZR – in seiner Mittelebene geschnitten – mit einem weiteren, senkrecht zur Mittelebene orientierten Schnitt in dessen vorderem Bereich. Die Verzahnung des Zahnrades ZR befindet sich am Außenumfang eines ringförmigen Zahnkranzes ZK. Der innerhalb des Zahnkranzes ZK liegende Scheibenbereich SB des Zahnrades ZR weist Durchbrüche DB auf. In dem vorderen Schnitt des Zahnrades ZR ist einer dieser Durchbrüche bis zu der Mittelebene des Zahnrades ZR dargestellt. Der Scheibenbereich SB ist mittig von der Wellenaufnahme WA des Zahnrades ZR unterbrochen – mittels der Wellenaufnahme ist das Zahnrad ZR auf einer nicht dargestellten Getriebewelle angebracht.
Der einen flachen, ringförmigen Topf bildende Scheibenbereich SB des Zahnrades ZR ist mit Kunststoff ausgespritzt, der nach Aushärten ein scheibenringförmiges Füllteil FT bildet, der den Raum zwischen Zahnkranz ZK und dem Scheibenbereich SB ausfüllt und so eine ebene Seitenfläche bildet. Das scheibenringförmige Füllteil FT ist in der 2 in der oberen Hälfte des Zahnrades ZR wiedergegeben. Die beim Umspritzen in den Scheibenbereich SB eingebrachte Kunststoffmasse durchgreift auch die Durchbrüche DB – das Zahnrad ZR weist somit an seinen beiden Seiten je ein scheibenringförmiges Füllteil FT auf, die über die Durchbrüche DB miteinander verbunden sind. Dadurch ergibt sich eine formschlüssige Verbindung des das Füllteiles FT bildenden Kunststoffmasse mit dem Zahnrad ZR.
Bezugszeichenliste

AW

Ausgleichswelle

UWM

Unwuchtmsse

ET

Ergänzungsteil (Splash Cap)

BK

Befestigungskontur

ZR

Zahnrad

ZK

Zahnkranz

SB

Scheibenbereich

WA

Wellenaufnahme

DB

Durchbruch

FT

Füllteil (Splash Cap)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008038012 A1 [0004]
US 7617810 B1 [0005]
DE 10115536 A1 [0005]

Claims

Maschinenbauteil für ein ölgefülltes Getriebe eines Kraftfahrzeuges, wobei das Maschinenbauteil (AW, ZR) zur Ausführung von Drehbewegungen ausgebildet ist und in einem Bereich seiner Außenfläche eine durch Anspritzen einer Kunststoffmasse gebildete Ergänzung (ET) oder Füllung (FT) aufweist, welche eine im Wesentlichen glatte Oberfläche bildend der Vermeidung von durch die Drehbewegung verursachten negativen Wirkungen auf das Öl – wie Planschen oder Ölschaumbildung – dient, wobei der Bereich zur Aufnahme der durch Anspritzen gebildeten Ergänzung (ET) oder Füllung (FT) eine Formgebung aufweist, der vom beim Umspritzvorgang eingebrachten Kunststoff umströmt werden kann und mit Aushärten der Kunststoffmasse eine feste Verbindung zwischen Ergänzung (ET) oder Füllung (FT) und Maschinenbauteil bildet.
Maschinenbauteil nach Anspruch 1, wobei das Maschinenbauteil eine Ausgleichswelle (AW) mit einer Unwuchtmasse (UWM) ist, und wobei die Unwuchtmasse (UWM) mit einer durch Anspritzen aufgebrachte Kunststoffmasse (ET) wenigstens teilweise umgeben ist.
Maschinenbauteil nach Anspruch 2, wobei die Unwuchtmasse (UWM) mittels einem durch Anspritzen einer Kunststoffmasse erzeugten Ergänzungsteil (ET) zu einem rotationssymmetrischen Bauteil ergänzt ist.
Maschinenbauteil nach Anspruch 2, wobei die Unwuchtmasse (UWM) mit einem durch Anspritzen einer Kunststoffmasse erzeugten Körper zu einem rotationssymmetrischem Bauteil gestaltet ist.
Maschinenbauteil nach Anspruch 1, wobei das Maschinenbauteil ein Zahnrad (ZR) ist, welches an wenigstens einer Seitenfläche eine durch Anspritzen einer Kunststoffmasse erzeugte Füllung, ein Füllteil (FT) aufweist.
Maschinenbauteil nach Anspruch 5, wobei das Zahnrad (ZR) einen Zahnkranz (ZK) sowie einen innerhalb des Zahnkranzes (ZK) tiefer liegenden Scheibenbereich (SB) aufweist, in dem ein durch Anspritzen einer Kunststoffmasse erzeugtes Füllteil (FT) sitzt.
Maschinenbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauteil in dem zur Aufnahme der durch Anspritzen einer Kunststoffmasse gebildeten Ergänzung (ET) oder Füllung (FT) eine Strukturierung aufweist.
Maschinenbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bauteil eine im Profil nach Art eines Schwalbenschwanzes geformte Befestigungskontur (BK) aufweist, welche von der beim Anspritzen aufgebrachten Kunststoffmasse umströmt wird und beim Aushärten eine formschlüssige Verbindung bildet.
Maschinenbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bauteil einen Durchbruche aufweist, der von der beim Anspritzen aufgebrachten Kunststoffmasse durchströmt wird und beim Aushärten eine formschlüssige Verbindung bildet.
Maschinenbauteil nach Anspruch 5 und 9, wobei das Zahnrad (ZR) an seinen beiden Seiten je ein durch Anspritzen einer Kunststoffmasse erzeugtes Füllteil (FT) aufweist, wobei die Kunststoffmasse der Füllteile (FT) durch wenigstens einen Durchbruch (DB) im Scheibenteil (SB) durchgreift.