DE102017116502A1

DE102017116502A1 - Drehmomentübertragungseinrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Drehmomentübertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE102017116502A1
Application number: DE102017116502.9A
Authority: DE
Inventors: Pascal Strasser; Hartmut Mende
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Es ist eine Drehmomentübertragungseinrichtung (10), insbesondere Triebradanordnung zur Anbindung eines Nebenaggregats an einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen mit einem Drehmomentübertragungselement (12), insbesondere Nabe oder Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors, zum Einleiten und/oder Ausleiten eines Drehmoments und einem in einem ersten Kontaktbereich (22) an dem Drehmomentübertragungselement (12) anliegenden Flansch (14) zum Ausleiten und/oder Einleiten des Drehmoments, wobei in dem ersten Kontaktbereich (22) Material des Drehmomentübertragungselements (12) in Material des Flanschs (14) und/oder Material des Flanschs (14) in Material des Drehmomentübertragungselements (12) reibungserhöhend eingedrückt ist. Durch die ineinander eingedrückten Materialen ist auch bei hohen Drehmomenten eine hohe Reibung im Kontaktbereich (22, 24) gegeben, so dass eine Übertragung eines hohen Drehmoments in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Drehmomentübertragungseinrichtung, mit deren Hilfe beispielsweise eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit Nebenaggregaten, beispielsweise einem Klimakompressor, angeschlossen werden kann.
Aus EP 2 827 014 A1 ist eine Riemenscheibenanordnung bekannt, bei der eine Riemenscheibe zum Antrieb von Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Riementriebs über eine Bogenfeder schwingungsgedämpft mit einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors gekoppelt ist. Hierzu ist ein an der Bogenfeder axial anschlagbarer Bogenfederflansch mit einer mit der Kurbelwelle befestigten Nabe verschraubt. Über die selben Schrauben ist auch ein Dämpferflansch eines Gummitilgers mit der Nabe verschraubt, so dass der Bogenfederflansch zwischen dem Dämpferflansch und der Nabe verschraubt ist.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis ein hohes Drehmoment in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs übertragen zu können.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine Übertragung eines hohen Drehmoments in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Erfindungsgemäß ist eine Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere Triebradanordnung zur Anbindung eines Nebenaggregats an einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen mit einem Drehmomentübertragungselement, insbesondere Nabe oder Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors, zum Einleiten und/oder Ausleiten eines Drehmoments und einem in einem ersten Kontaktbereich an dem Drehmomentübertragungselement anliegenden Flansch zum Ausleiten und/oder Einleiten des Drehmoments, wobei in dem ersten Kontaktbereich Material des Drehmomentübertragungselements in Material des Flanschs und/oder Material des Flanschs in Material des Drehmomentübertragungselements reibungserhöhend eingedrückt ist.
Die Erfindung betrifft ferner eine Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere Triebradanordnung zur Anbindung eines Nebenaggregats an einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs, mit einem Drehmomentübertragungselement, insbesondere Nabe oder Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors, zum Einleiten und/oder Ausleiten eines Drehmoments, einem Flansch zum Ausleiten und/oder Einleiten des Drehmoments und einem in axialer Richtung zwischen dem Drehmomentübertragungselement und dem Flansch angeordneten Zwischenflansch zum Ausleiten und/oder Einleiten des Drehmoments, wobei der Zwischenflansch in einem ersten Kontaktbereich an dem Drehmomentübertragungselement und in einem zweiten Kontaktbereich an dem Flansch anliegt, wobei in dem ersten Kontaktbereich Material des Drehmomentübertragungselements in Material des Zwischenflansch und/oder Material des Zwischenflansch in Material des Drehmomentübertragungselements reibungserhöhend eingedrückt ist und/oder in dem zweiten Kontaktbereich Material des Zwischenflanschs in Material des Flanschs und/oder Material des Flanschs in Material des Zwischenflansch reibungserhöhend eingedrückt ist.
Bei den erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtungen stellt das aus der Gruppe, die aus Drehmomentübertragungselement und Flansch besteht, oder aus der Gruppe, die aus Drehmomentübertragungselement, Flansch und Zwischenflansch besteht, ausgewählte Bauteil, welches das einzudrückende abstehende Material aufweist, einen Reibpartner dar, dessen abstehendes Material in einen Gegenreibpartner eingedrückt werden kann, der aus der Gruppe, die aus Drehmomentübertragungselement und Flansch besteht, oder aus der Gruppe, die aus Drehmomentübertragungselement, Flansch und Zwischenflansch besteht, ausgewählt ist und von dem Reibpartner verschieden ist. Grundsätzlich ist es möglich, dass auch der Gegenreibpartner abstehendes Material aufweist, das in das Material des Reibpartners eingedrückt werden kann.
Durch das von dem Reibpartner in das Material des Gegenreibpartners eingedrückte Material kann an den jeweiligen Kontaktflächen die Reibung erhöht werden. Insbesondere kann sich durch die ineinander eingreifenden Materialen ein zumindest geringfügiger Formschluss ergeben, der die Haftreibung gegen ein relatives Verdrehen in Umfangsrichtung erhöht. Durch die ineinander gedrückten Materialen kann das bei der Übertragung eines veränderlichen Drehmoments auftretende Relativdrehmoment zu einem entsprechend erhöhten Ausmaß noch reibschlüssig abgestützt werden, ohne dass ein Durchrutschen und eine plötzliche starke Scherbelastung eines die beteiligten Bauteile miteinander verbindenden Befestigungsmittels zu befürchten ist. Die Haltbarkeit der Drehmomentübertragungseinrichtung ist dadurch verbessert. Durch die ineinander eingedrückten Materialen ist auch bei hohen Drehmomenten eine hohe Reibung im Kontaktbereich gegeben, so dass eine Übertragung eines hohen Drehmoments in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
Die Materialen von Flansch, Zwischenflansch und Drehmomentübertragungselement können insbesondere an den jeweiligen aneinander liegenden Kontaktflächen unterschiedliche Härten aufweisen, so dass sich das härtere Material in das weichere Material eindrücken kann. Insbesondere ist der Zwischenflansch härter als die anderen beiden Bauteile ausgestaltet, so dass der Zwischenflansch an seinen beiden Axialseiten in das Material der anderen Bauteile eingedrückt werden kann. Vorzugsweise liegen der Flansch, der Zwischenflansch und das Drehmomentübertragungselement an ihren aufeinander zu weisenden benachbarten Axialseiten direkt aneinander an. Zwischengeschaltete Bauteile, wie beispielsweise eine reibungserhöhende Reibscheibe, können dadurch eingespart werden. Durch das Eindrücken kann das Material des Reibpartners in das Material des Gegenreibpartners hinein gelangen und hierbei insbesondere das Material des Gegenreibpartners entsprechend plastisch verformen. Die Materialien der jeweiligen Bauteile können sich dadurch miteinander verschränken und in tangentialer Richtung aneinander anliegende Kontaktbereiche ausbilden. Beispielsweise kann sich in einem Teilbereich das Material des Reibpartners in das Material des Gegenreibpartners eindrücken, während es in einem anderen Teilbereich umgekehrt ist. Eine Drehmomentübertragung durch in tangentialer Richtung angreifende Kräfte ist dadurch verbessert. Ein Durchrutschen in Umfangsrichtung an den aneinander angreifenden Kontaktflächen findet dadurch erst bei deutlich höheren Drehmomenten statt, die insbesondere im beabsichtigten Betrieb nicht zu erwarten sind. Insbesondere ist es möglich bei einem vergleichsweise kleinen Reibradius und/oder einer vergleichsweise kleinen Normalkraft ein hohes Drehmoment zu übertragen und/oder ein gegebenes Drehmoment bei einem geringeren Bauraumbedarf zu übertragen. Vorzugsweise ist das abstehende Material möglichst spitz, insbesondere vergleichbar zu einer Schneide geformt, so dass ein besonders tiefes Eingraben in das jeweils andere Bauteil ermöglicht ist. Beispielsweise weisen zum Gegenreibpartner weisende Kanten und/oder Spitzen des abstehenden Materials Flankenflächen auf, die einen Öffnungswinkel von 1° ≤ α ≤ 90°, insbesondere 2° ≤ α ≤ 45°, vorzugsweise 5° ≤ α ≤ 30° und besonders bevorzugt 10° ≤ α ≤ 15° einschließen. Insbesondere ist die Drehmomentübertragungseinrichtung geeignet in einer Triebradanordnung, beispielsweise einer Riemenscheibenanordnung, ein Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs an eine Antriebswelle des Kraftfahrzeugs anzubinden und ein in einem Kraftfahrzeugmotor erzeugtes Drehmoment an das Nebenaggregat abzuzweigen. Die Drehmomentübertragungseinrichtung kann hierzu insbesondere wie in DE 10 2016 205 767 beschrieben aus- und weitergebildet sein, auf deren Inhalt als Teil der Erfindung hiermit Bezug genommen wird.
Unter einem Drehmomentübertragungselement wird ein Bauteil verstanden, das mit dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ein Drehmoment austauschen kann. Insbesondere kann das Drehmomentübertragungselement direkt oder indirekt mit der insbesondere als Kurbelwelle ausgestalteten Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors verbunden sein oder mit der Antriebswelle identisch sein. Das Drehmomentübertragungselement kann als Nabe ausgestaltet sein, die mit der Antriebswelle direkt oder indirekt verbunden ist. Unter einer Nabe wird ein Bauteil verstanden, bei dem radial innerhalb zu dem Kontaktbereich eine Drehmomentübertragung zu einem anderen Bauteil, beispielsweise eine Welle, vorgesehen ist. Unter einem Flansch oder Zwischenflansch wird ein Bauteil verstanden, bei dem radial außerhalb zu dem Kontaktbereich eine Drehmomentübertragung zu einem anderen Bauteil, beispielsweise eine Hohlwelle, vorgesehen ist. Insbesondere ist bei dem Drehmomentübertragungselement und/oder bei dem Flansch an nur einer Axialseite ein drehmomentübertragender Kontakt im Kontaktbereich vorgesehen. Bei dem Zwischenflansch ist insbesondere an beiden Axialseiten ein drehmomentübertragender Kontakt im Kontaktbereich vorgesehen, wobei aber gleichzeitig ein weiterer Drehmomentaustausch an einem zum Kontaktbereich beabstandeten Radiusbereich vorgesehen ist.
Über das Drehmomentübertragungselement kann die Drehmomentübertragungseinrichtung mit dem anderen Bauteil, insbesondere eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgestaltete, Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors, drehmomentübertragend gekoppelt sein, wobei insbesondere das Drehmomentübertragungselement selbst die Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors ausbilden kann. Das Drehmomentübertragungselement kann, insbesondere als Nabe, mit dem anderen Bauteil, insbesondere über eine Presspassung, verpresst sein. Es ist auch möglich das Drehmomentübertragungselement mit dem anderen Bauteil, beispielsweise durch eine Schraubverbindung und/oder eine Nietverbindung, mit dem anderen Bauteil zu verbinden und zwischen dem Drehmomentübertragungselement und dem anderen Bauteil den Flansch und/oder der Zwischenflansch und/oder ein weiteres Bauteil zu verpressen. Zusätzlich oder alternativ kann das Drehmomentübertragungselement mit dem anderen Bauteil formschlüssig verbunden sein. Hierzu kann das Drehmomentübertragungselement beispielsweise eine Innenverzahnung aufweisen, in die eine Außenverzahnung des anderen, insbesondere wellenförmigen, Bauteils eingreifen kann. Es ist auch möglich, dass das Drehmomentübertragungselement an seiner axialen Stirnseite mit einer axialen Stirnseite des anderen Bauteils formschlüssig verbunden ist. Hierzu kann das Drehmomentübertragungselement eine axial wirksame stirnseitige Verzahnung aufweisen, die mit einer korrespondierenden stirnseitige Verzahnung des anderen Bauteils zusammenwirkt. Die stirnseitige Verzahnung kann insbesondere als Hirth-Verzahnung ausgestaltet sein. Die stirnseitige Verzahnung kann insbesondere als Plan-Kerbverzahnung ausgestaltet sein, so dass eine Evolventenverzahnung vermieden ist. Anstelle des Drehmomentübertragungselements kann die mit der stirnseitigen Verzahnung des anderen Bauteils zusammenwirkende stirnseitige Verzahnung auch durch den Flansch oder Zwischenflansch ausgebildet sein. In diesem Fall ist der die stirnseitige Verzahnung aufweisende Flansch oder Zwischenflansch vorzugsweise zwischen dem Drehmomentübertragungselement und dem anderen Bauteil verpresst und/oder verklemmt. Die stirnseitige Verzahnung mit dem anderen Bauteil kann in axialer Richtung vorgespannt sein, so dass das andere Bauteil gegen die Federkraft der Vorspannung eine axiale Relativbewegung ausführen kann und bei zu großen angreifenden Drehmomenten außer Eingriff geraten kann. Dadurch ergibt sich eine automatische Drehmomentbegrenzung, welche in der Art eines Tiefpassfilters die Übertragung von plötzlichen zu großen Drehmomentstößen („Impacts“) verhindern kann und unnötige Belastungen nachfolgender drehmomentübertragender Komponenten verhindern kann.
Insbesondere ist in dem Kontaktbereich das in das Drehmomentübertragungselement oder in den Flansch oder in den Zwischenflansch als Gegenreibpartner eingedrückte Material durch einen von dem Drehmomentübertragungselement oder von dem Flansch oder von dem Zwischenflansch als Reibpartner abstehenden einstückigen Grat ausgebildet. Der Grat kann insbesondere während der Fertigung des Reibpartners automatisch entstehen. Das Drehmomentübertragungselement, der Flansch oder der Zwischenflansch kann in seiner Funktion als Reibpartner bewusst unentgrated sein. Ein Entgratungsschritt bei der Fertigung kann dadurch eingespart und der verbliebene Grat sogar zum reibungserhöhenden Reibkontakt funktionalisiert werden. Der üblicherweise unerwünschte Grat kann stattdessen bewusst genutzt werden, so dass bei einer Reduktion von Herstellungsaufwand sogar ein besserer Reibkontakt und die Übertragung eines größeren Reibmoments ermöglicht ist. Der Grat kann insbesondere durch ein Umformverfahren bewusst erzeugt werden. Beispielsweise kann durch Durchsetzfügen („Clinchen“) mit Hilfe eines Stempels und einer Matrize in einer zuvor im wesentlichen planen Fläche eine Grat erzeugt werden, der sich in das Material eines angepressten Bauteils eingraben kann. Durch die Formgestaltung der Matrize kann der Grat in weiten Bereichen nahezu beliebig ausgeformt werden, so dass insbesondere ein besonders spitzer Grat mit einer scharfen Kante vorgesehen werden kann. Der Grat kann auch durch andere Umformverfahren erzeugt werden, beispielsweise Taumeln, Reibrühren, Rollieren oder ähnliche Umformverfahren, die bei einer ebenen Fläche durch Umformen eine Materialaufwerfung zur Erzeugung des Grats ausbilden können.
Vorzugsweise begrenzt der Grat eine Durchgangsöffnung zumindest teilweise. Die Durchgangsöffnung kann genutzt werden, um ein Verbindungsmittel hindurchzuführen. Das Verbindungsmittel kann beispielsweise als Schraube oder Nietverbindung oder Stift ausgestaltet sein. Durch das Verbindungsmittel kann ein Formschluss hergestellt werden, der die Übertragung eines besonders großen Drehmoments ermöglicht, während das von dem Reibpartner in den Gegenreibpartner eingedrückte Material allzu hohe Scherkräfte an dem Verbindungsmittel vermeiden kann. Da die Durchgangsöffnung in der Regel nicht urformend, sondern durch Trennen hergestellt ist, verbleibt am Rand der Durchgangsöffnung regelmäßig der Grat, der zudem gleichzeitig in dem Kontaktbereich zwischen dem Reibpartner und dem Gegenreibpartner angeordnet ist. Insbesondere können in Umfangsrichtung mehrere Durchgangsöffnung hintereinander vorgesehen werden, die nicht notwendigerweise zum Hindurchführen eines Verbindungsmittels vorgesehen sein müssen. Die Durchgangsöffnungen können beispielsweise durch Stanzen von jeweils unterschiedlichen Axialrichtung her werkzeugfallen erzeugt werden, so dass sich Durchgangsöffnungen mit einem Grat in einer Axialrichtung mit Durchgangsöffnungen mit einem Grat in der entgegengesetzten Axialrichtung abwechseln können. Wenn die Durchgangsöffnungen nicht zum Hindurchführen von Verbindungsmitteln vorgesehen sind, können Durchgangsöffnungen mit einer besonders kleinen Querschnittsfläche vorgesehen sein, so dass besonders viele Durchgangsöffnungen auf einem gemeinsamen Radius vorgesehen werden können, wodurch sich die Gesamtfläche an erzeugten Graten leicht erhöhen lässt. Vorzugsweise kann das hierfür verwendete Stanzwerkzeug mindestens eine Kugel und/oder einen Kegel aufweisen, um an der Eintrittsseite des Stanzwerkzeugs die Durchgangsöffnung aufzuweiten und dadurch eine Aufwerfung von verdrängten Material zu erzeugen, die an der Eintrittsseite des Stanzwerkzeugs einen Grat ausbilden kann. Für Verbindungsmittel vorgesehene Durchgangsöffnungen können ohne Grat, also beispielsweise durch Entgraten gratfrei, ausgestaltet sein.
Besonders bevorzugt ist der Grat durch ein zur Erzeugung der Durchgangsöffnung anwendbares Trennverfahren erzeugbar, wobei insbesondere die Durchgangsöffnung durch Spanen, insbesondere Bohren, oder Zerteilen, insbesondere Stanzen, erzeugbar ist. Bei dem Trennverfahren wird mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs das Material des Reibpartners abgetrennt. Hierbei treten lokal so hohe Kräfte auf, insbesondere bis oberhalb der Zugfestigkeit, dass das Material fließen oder brechen kann. Die hierbei auftretenden Kräfte können am Rand der Durchgangsöffnung durch eine plastische Verformung und Materialverdrängung auch des die Durchgangsöffnung umgebenen Materials den Grat erzeugen. Der zur Reibungserhöhung vorgesehene Grat kann dadurch leicht automatisch erzeugt werden.
Insbesondere ist der Grat durch Einpressen eines Presswerkzeugs in die Durchgangsöffnung erzeugbar, wobei insbesondere das Presswerkzeug eine kegelige, kegelstumpfförmig, kugelige oder kugelsegmentförmige Außenkontur aufweist. Mit Hilfe des Presswerkzeugs kann die Durchgangsöffnung an der Kante zur Axialseite etwas aufgeweitet werden, so dass das dadurch verdrängte Material den Grat ausbildet oder einen bereits vorhandenen Grat vergrößert. Dadurch kann ein besonders stark abstehender Grat geschaffen werden, der sich entsprechend weit in den Gegenreibpartner eindrücken lässt.
Vorzugsweise ist der Grat durch einen in das Material des Drehmomentübertragungselements oder des Flanschs oder des Zwischenflanschs als Reibpartner eingepresstes Prägewerkzeug zumindest teilweise, insbesondere an beiden Axialseiten, erzeugbar. Durch das Prägewerkzeug kann beispielsweise in der Art eines Stempels oder in der Art einer Matrize die Form des Grats beeinflusst werden. Vorzugsweise wird das Prägewerkzeug während der Anwendung eines Trennverfahrens zur Herstellung der Durchgangsöffnung angesetzt.
Besonders bevorzugt ist in dem Kontaktbereich das in das Drehmomentübertragungselement oder in den Flansch oder in den Zwischenflansch als Gegenreibpartner eingedrückte Material durch einen von dem Drehmomentübertragungselement oder von dem Flansch oder von dem Zwischenflansch ausgebildeten Reibpartner ausgebildet, wobei der Reibpartner eine höhe Härte und/oder eine höhere Festigkeit als der Gegenreibpartner aufweist, wobei insbesondere der Reibpartner durch eine Härtebehandlung gehärtet ausgestaltet ist. Das härtere Material des Reibpartners kann sich dadurch leicht in die im Wesentlichen ebene Oberfläche des weicheren Gegenreibpartners im Kontaktbereich eingraben und dabei das weichere Material des Gegenreibpartners entsprechend verdrängen. Hierbei ist es insbesondere möglich den Reibpartner zur Ausbildung des abstehenden Materials im noch weichen Zustand plastisch zu verformen und erst nachfolgend, beispielsweise durch eine Wärmebehandlung, zu härten. Das abstehende Material des Reibpartners kann dadurch leicht bei der Herstellung des Reibpartners vorgesehen werden und nach dem Härten leicht in das Material des Gegenreibpartners eingedrückt werden.
Insbesondere ist in dem ersten Kontaktbereich oder in dem zweiten Kontaktbereich eine, insbesondere als Hirth-Verzahnung ausgestaltete, stirnseitige Verzahnung zur Ausbildung einer formschlüssigen Drehmomentübertragung ausgebildet, wobei insbesondere das Drehmomentübertragungselement relativ zu dem Flansch und/oder zu dem Zwischenflansch axial relativ beweglich ausgestaltet ist. Durch die axial wirksame formschlüssige Verbindung kann ein hohes Drehmoment übertragen werden ohne dass Verbindungselemente unnötig hohen Scherbelastungen ausgesetzt werden. Durch die axiale relative Bewegbarkeit kann der Formschluss der stirnseitige Verzahnung erforderlichenfalls aufgehoben werden. Insbesondere wenn die stirnseitige Verzahnung durch eine von einem beispielsweise als Tellerfeder ausgestalteten Federelement aufgebrachte Vorspannung zusammengedrückt wird, kann ab einem vordefinierten Grenzdrehmoment durch eine axiale Verschiebung gegen die Federkraft der Vorspannung der Formschluss der stirnseitige Verzahnung aufgehoben werden, so dass eine Übertragung von zu großen Drehmomenten bei einem Impact in der Art eines Tiefpassfilters vermieden wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Drehmomentübertragungseinrichtung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, bei dem in dem Drehmomentübertragungselement oder in dem Flansch oder in dem Zwischenflansch als Reibpartner, insbesondere während der Erzeugung einer Durchgangsöffnung, ein Grat erzeugt wird und der Grat in das Drehmomentübertragungselement oder in den Flansch oder in den Zwischenflansch als Gegenreibpartner eingedrückt wird. Durch die ineinander eingedrückten Materialen ist auch bei hohen Drehmomenten eine hohe Reibung im Kontaktbereich gegeben, so dass eine Übertragung eines hohen Drehmoments in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
Insbesondere wird der Reibpartner nach dem Erzeugen des Grats einer Härtebehandlung unterzogen, wobei der Reibpartner nach der Härtebehandlung eine höhere Härte als der Gegenreibpartner aufweist. Das abstehende Material des Reibpartners kann dadurch leicht bei der Herstellung des Reibpartners vorgesehen werden und nach
Vorzugsweise wird der Grat durch ein in die Durchgangsöffnung eingestecktes angetriebenes Werkzeug erzeugt, wobei das Werkzeug insbesondere als rotierender Kegel und/oder taumelnder Zylinder ausgestaltet ist. Dadurch wird der Grat bewusst durch ein den Grat erzeugendes Fertigungsverfahren hergestellt. Anstatt bei der Erzeugung der Durchgangsöffnung einen Grat zu vermeiden, kann der Grat absichtlich durch eine geeignete Verfahrensführung bei der Fertigung hergestellt werden. Der Grat kann dadurch im Vergleich zu einer die Durchgangsöffnung erzeugende Bohrung entsprechend stärker ausgeprägt sein, wodurch die reibschlüssige und/oder formschlüssige Verbdingung in den Kontaktbereichen verbessert werden kann und sich ein stärker ausgeprägter Verbund ergibt.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

1: eine schematische Schnittansicht eines Teils einer ersten Ausführungsform einer Triebradanordnung,
2: eine schematische Schnittansicht eines Teils eines Zwischenflanschs der Triebradanordnung aus 1 und
3: eine schematische Schnittansicht eines Teils einer zweiten Ausführungsform einer Triebradanordnung.

Die in 1 am Beispiel einer Triebradanordnung teilweise dargestellte Drehmomentübertragungseinrichtung 10 kann in diesem Anwendungsfall ein Drehmoment einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors abzweigen und an ein Nebenaggregat, beispielsweise Klimakompressor, Ölpumpe, Kraftstoffpumpe oder Ähnliches, weiterleiten. Hierzu weist die Drehmomentübertragungseinrichtung 10 als ein als Nabe ausgestaltetes Drehmomentübertragungselement 12 auf, das auf seinem radial inneren Innenradius direkt oder indirekt mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors gekoppelt werden kann. Auf dem Drehmomentübertragungselement 12 ist ein Flansch 14 und in diesem Ausführungsbeispiel auch ein Zwischenflansch 16 aufgesteckt. Der Flansch 14 kann auf einem radial äußeren Radiusbereich beispielsweise mit einem Drehschwingungsdämpfer, insbesondere ein Gummitilger, gekoppelt sein, um Drehungleichförmigkeiten in der Drehzahl des Drehmomentübertragungselements 12 zu dämpfen, während der Zwischenflansch 16 auf einem radial äußeren Radiusbereich, insbesondere über eine zwischengeschaltete Bogenfeder, mit einer an dem Drehmomentübertragungselement 12 über Gleitlager 18 gelagerte Riemenscheibe 20 gekoppelt sein kann. Die Riemenscheibe 20 kann über ein Zugmittel das Nebenaggregat antrieben. Alternativ kann der Zwischenflansch 16 entfallen und der Flansch 14 direkt oder indirekt mit der Riemenscheibe 20 gekoppelt sein, beispielsweise wenn die Schwingungsdämpfung eines Gummitilgers nicht benötigt wird.
Das Drehmomentübertragungselement 12, der Flansch 14 und gegebenenfalls der Zwischenflansch 16 können sich in axialer Richtung betrachtet teilweise überlappen, so dass das Drehmomentübertragungselement 12, der Flansch 14 und der Zwischenflansch 16 leicht mit Hilfe eines als Schraube oder Nietverbindung ausgestalteten Verbindungsmittel miteinander befestigt werden können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Zwischenflansch 16 in einem im Wesentlichen ringförmigen ersten Kontaktbereich 22 an dem Drehmomentübertragungselement 12 und in einem im Wesentlichen ringförmigen zweiten Kontaktbereich 24 an dem Flansch 14 anliegen.
Zur Erhöhung des Reibkontakts in den Kontaktbereichen 22, 24 und zur Reduktion von Scherkräften auf das Verbindungsmittel bei hohen Drehmomenten kann der insbesondere einsatzgehärtete Zwischenflansch 16 als Reibpartner sich teilweise in das Material des Drehmomentübertragungselements 12 als Gegenreibpartner im ersten Kontaktbereich 22 und in das Material des Flanschs 14 als Gegenreibpartner im zweiten Kontaktbereich 24 eingraben. Wie in 2 dargestellt weist der Zwischenflansch 16 einen abstehenden Grat 26, der eine Durchgangsöffnung 28 für das Verbindungsmittel umgibt. Der zum Drehmomentübertragungselement 12 weisende Grat 26 kann bei der Herstellung der Durchgangsöffnung 28 durch Stanzen oder Bohren an der vom Werkzeug abgewandten Seite automatisch entstehen. Der zum Flansch 14 weisende Grat 26 ist an der zum Werkzeug weisenden Seite durch ein Einpressen eines beispielsweise kegeligen oder kugeligen Prägewerkzeugs in einen Teil der Durchgangsöffnung 28 erzeugt worden, indem ein Teil des die Durchgangsöffnung 28 umgebenen Materials zur Erzeugung des zum Flansch 14 weisenden Grats 26 von dem Prägewerkzeug verdrängt wurde. Wenn das Drehmomentübertragungselement 12, der Flansch 14 und der Zwischenflansch 16 von dem Verbindungsmittel miteinander verklemmt werden, können sich die Grate 26 des härteren Zwischenflanschs 16 in ihren jeweiligen Kontaktbereichen 22, 24 in das weichere Drehmomentübertragungselement 12 beziehungsweise in den weicheren Flansch 14 eingraben.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform der Drehmomentübertragungseinrichtung 10 ist im Vergleich zu der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Drehmomentübertragungseinrichtung 10 das Drehmomentübertragungselement 12 durch die, insbesondere als Kurbelwelle ausgestaltete, Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors ausgebildet. Der Flansch 14 und der Zwischenflansch 16 sind von einem Gegenhalter 30 gegen das Drehmomentübertragungselement 12 gepresst. Der Gegenhalter 30 kann hierzu beispielsweise mit dem Drehmomentübertragungselement 12 verschraubt sein und den Flansch 14 sowie den Zwischenflansch 16 zwischen dem Drehmomentübertragungselement 12 und dem Gegenhalter 30 verklemmen. Insbesondere bildet der Gegenhalter 30 eine ausreichende axiale Erstreckung aus, um beabstandet zum Drehmomentübertragungselement 12 eine Lagerhülse für das Gleitlager 18 ausbilden zu können. Hierbei kann der Gegenhalter 30 leicht sowohl eine radiale als auch eine axiale Anlagefläche für das Gleitlager 18 bereitstellen. Der zum Gegenhalter 30 weisende Grat 26 des Flanschs 14 kann in einem dritten Kontaktbereich 32 in das Material des Gegenhalters 30 eingegraben sein oder umgekehrt. Zudem ist es möglich, dass das Drehmomentübertragungselement 12 über eine insbesondere als Hirth-Verzahnung ausgestaltete im ersten Kontaktbereich 22 vorgesehenen stirnseitige Verzahnung mit dem Zwischenflansch 14 und/oder der Gegenhalter 30 über eine insbesondere als Hirth-Verzahnung ausgestaltete im dritten Kontaktbereich 32 vorgesehenen stirnseitige Verzahnung mit dem Flansch 16 formschlüssig verbunden ist. Wenn der Gegenhalter 30 axial relativ beweglich mit einer Vorspannung mit dem Drehmomentübertragungselement 12 verbunden ist, kann die Drehmomentübertragungseinrichtung 10 gleichzeitig einen Drehmomentbegrenzer ausbilden, bei dem oberhalb eines angreifenden Grenzdrehmoments der Gegenhalter 30 gegen die Federkraft der Vorspannung soweit axial zum Drehmomentübertragungselement 12 beabstandet werden kann, dass die stirnseitige Verzahnung außer Eingriff gerät und das zu hohe Drehmoment nicht mehr überträgt.
Bezugszeichenliste

10: Drehmomentübertragungseinrichtung
12: Drehmomentübertragungselement
14: Flansch
16: Zwischenflansch
18: Gleitlager
20: Riemenscheibe
22: erster Kontaktbereich
24: zweiter Kontaktbereich
26: Grat
28: Durchgangsöffnung
30: Gegenhalter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2827014 A1 [0002]
DE 102016205767 [0010]

Claims

Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere Triebradanordnung zur Anbindung eines Nebenaggregats an einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs, mit einem Drehmomentübertragungselement (12), insbesondere Nabe oder Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors, zum Einleiten und/oder Ausleiten eines Drehmoments und einem in einem ersten Kontaktbereich (22) an dem Drehmomentübertragungselement (12) anliegenden Flansch (14) zum Ausleiten und/oder Einleiten des Drehmoments, wobei in dem ersten Kontaktbereich (22) Material des Drehmomentübertragungselements (12) in Material des Flanschs (14) und/oder Material des Flanschs (14) in Material des Drehmomentübertragungselements (12) reibungserhöhend eingedrückt ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere Triebradanordnung zur Anbindung eines Nebenaggregats an einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs, mit einem Drehmomentübertragungselement (12), insbesondere Nabe oder Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors, zum Einleiten und/oder Ausleiten eines Drehmoments, einem Flansch (14) zum Ausleiten und/oder Einleiten des Drehmoments und einem in axialer Richtung zwischen dem Drehmomentübertragungselement (12) und dem Flansch (14) angeordneten Zwischenflansch (16) zum Ausleiten und/oder Einleiten des Drehmoments, wobei der Zwischenflansch (16) in einem ersten Kontaktbereich (22) an dem Drehmomentübertragungselement (12) und in einem zweiten Kontaktbereich (24) an dem Flansch (14) anliegt, wobei in dem ersten Kontaktbereich (22) Material des Drehmomentübertragungselements (12) in Material des Zwischenflansch (16) und/oder Material des Zwischenflansch (16) in Material des Drehmomentübertragungselements (12) reibungserhöhend eingedrückt ist und/oder in dem zweiten Kontaktbereich (24) Material des Zwischenflanschs (16) in Material des Flanschs (14) und/oder Material des Flanschs (14) in Material des Zwischenflansch (16) reibungserhöhend eingedrückt ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kontaktbereich (22, 24) das in das Drehmomentübertragungselement (14) oder in den Flansch (14) oder in den Zwischenflansch (16) als Gegenreibpartner eingedrückte Material durch einen von dem Drehmomentübertragungselement (12) oder von dem Flansch (14) oder von dem Zwischenflansch (16) als Reibpartner abstehenden einstückigen Grat (26) ausgebildet ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Grat (26) eine Durchgangsöffnung (28) zumindest teilweise begrenzt.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Grat (26) durch ein zur Erzeugung der Durchgangsöffnung (28) anwendbares Trennverfahren erzeugbar ist, wobei insbesondere die Durchgangsöffnung (28) durch Spanen, insbesondere Bohren, oder Zerteilen, insbesondere Stanzen, erzeugbar ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Grat (26) durch Einpressen eines Presswerkzeugs in die Durchgangsöffnung (28) erzeugbar ist, wobei insbesondere das Presswerkzeug eine kegelige, kegelstumpfförmig, kugelige oder kugelsegmentförmige Außenkontur aufweist.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Grat (26) durch einen in das Material des Drehmomentübertragungselements (12) oder des Flanschs (14) oder des Zwischenflanschs (16) als Reibpartner eingepresstes Prägewerkzeug zumindest teilweise, insbesondere an beiden Axialseiten, erzeugbar ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kontaktbereich (22, 24) das in dem Drehmomentübertragungselement (12) oder in den Flansch (14) oder in den Zwischenflansch (16) als Gegenreibpartner eingedrückte Material durch einen von dem Drehmomentübertragungselement (12) oder von dem Flansch (14) oder von dem Zwischenflansch (16) ausgebildeten Reibpartner ausgebildet ist, wobei der Reibpartner eine höhe Härte und/oder eine höhere Festigkeit als der Gegenreibpartner aufweist, wobei
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Kontaktbereich (22) oder in dem zweiten Kontaktbereich (24) eine, insbesondere als Hirth-Verzahnung ausgestaltete, stirnseitige Verzahnung zur Ausbildung einer formschlüssigen Drehmomentübertragung ausgebildet ist, wobei insbesondere das Drehmomentübertragungselement (12) relativ zu dem Flansch (14) und/oder zu dem Zwischenflansch (16) axial relativ beweglich ausgestaltet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Drehmomentübertragungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem in dem Drehmomentübertragungselement (12) oder in dem Flansch (14) der in dem Zwischenflansch (16) als Reibpartner, insbesondere während der Erzeugung einer Durchgangsöffnung (28), ein Grat (26) erzeugt wird und der Grat (26) in das Drehmomentübertragungselement (12) oder in den Flansch (14) oder in den Zwischenflansch (16) als Gegenreibpartner eingedrückt wird, wobei insbesondere der Grat durch ein in die Durchgangsöffnung (28) eingestecktes, insbesondere als insbesondere rotierender Kegel und/oder taumelnder Zylinder ausgestaltetes angetriebenes Werkzeug erzeugt wird.