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Die Erfindung betrifft ein Hülsenelement für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Hülsenelements.
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Die
DE 11 2013 004 368 B4 offenbart ein Verfahren zum Laserhärten einer Oberfläche eines Zapfens einer Kurbelwelle, wobei der Zapfen einen zu härtenden Oberflächenbereich aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hülsenelement und ein Verfahren zu schaffen, sodass auf besonders einfache Weise besonders vorteilhafte Eigenschaften des Hülsenelements realisiert werden können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Hülsenelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein beispielsweise als Ölverteilerhülse, Ölverteilerflansch oder Ölführungsflansch ausgebildetes Hülsenelement für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet und mittels des zuvor genannten Antriebsstrangs antreibbar. Das Hülsenelement weist eine innenumfangsseitige Mantelfläche auf, welche lokal in wenigstens einem Teilbereich entlang von in Umfangsrichtung der innenumfangsseitigen Mantelfläche beziehungsweise des Hülsenelements aufeinanderfolgenden Härtelinien gehärtet ist. Unter dem Merkmal, dass die innenumfangsseitige Mantelfläche lokal in dem wenigstens einen Teilbereich gehärtet ist, kann insbesondere verstanden werden, dass sich an den wenigstens einen Teilbereich zumindest ein zweiter Teilbereich der innenumfangsseitigen Mantelfläche anschließt, welche zumindest in dem zweiten Teilbereich nicht gehärtet ist. Mit anderen Worten unterbleibt ein Härten der innenumfangsseitigen Mantelfläche in dem zweiten Teilbereich. Ferner ist es denkbar, dass die innenumfangsseitige Mantelfläche wenigstens einen sich an den zweiten Teilbereich anschließenden dritten Teilbereich aufweist, in welchem die innenumfangsseitige Mantelfläche gehärtet ist, wobei beispielsweise der zweite Teilbereich zwischen dem wenigstens einen Teilbereich und dem dritten Teilbereich angeordnet ist. Dabei können beispielsweise die vorherigen und folgenden Ausführungen zu dem wenigstens einen Teilbereich ohne weiteres auch auf den dritten Teilbereich übertragen werden und umgekehrt.
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Dabei verlaufen die Härtelinien schräg zur axialen Richtung des Hülsenelements. Unter dem Merkmal, dass die innenumfangsseitige Mantelfläche in dem wenigstens einen Teilbereich entlang der Härtelinien gehärtet ist, ist zu verstehen, dass die Härtelinien linienförmige Teile des wenigstens einen, gehärteten Teilbereichs ist, sodass der wenigstens eine Teilbereich unter Ausbildung der Härtelinien beziehungsweise linienförmig gehärtet ist. Beispielsweise wird beziehungsweise ist der wenigstens eine Teilbereich mittels eines beispielsweise als Laserstrahl ausgebildeten Energiestrahls gehärtet, sodass die innenumfangsseitige Mantelfläche zumindest in dem wenigstens einen Teilbereich durch Energiestrahlhärten, insbesondere durch Laserhärten oder Laserstrahlhärten, gehärtet ist. Der Laserstrahl trifft bei dem Härten beispielsweise punktförmig auf die innenumfangsseitige Mantelfläche auf und wird dabei oszillierend beziehungsweise pendelnd bewegt, das heißt beispielsweise insbesondere linienförmig, hin- und her bewegt, insbesondere entlang wenigstens einer Bewegungsbahn, sodass die Härtelinien insbesondere entlang der Bewegungsbahn ausgebildet werden. Insbesondere wird der Laserstrahl pendelnd bewegt beziehungsweise, insbesondere linienförmig oder gradlinig, hin- und her gependelt, während der Laserstrahl auf die innenumfangsseitige Mantelfläche auftrifft und insbesondere während das Hülsenelement, insbesondere relativ zu dem Laserstrahl und/oder um die axiale Richtung des Hülsenelements, gedreht wird. Dadurch werden die Härtelinien beispielsweise nach Art einer Schrägverzahnung eines Hohlrads hergestellt beziehungsweise die Härtelinien sind beispielsweise nach Art einer Hohlverzahnung eines Hohlrads auf oder an der innenumfangsseitigen Mantelfläche und dabei in dem wenigstens einen Teilbereich angeordnet. Beispielsweise schließt der Laserstrahl mit der axialen Richtung des Hülsenelements einen von 0 Grad und 90 Grad unterschiedlichen Winkel ein, welcher beispielsweise in einem Bereich von einschließlich 10 Grad bis einschließlich 25 Grad liegt und beispielsweise 20 Grad beträgt. Somit trifft der Laserstrahl nicht senkrecht auf die innenumfangsseitige Mantelfläche beziehungsweise der Laserstrahl verläuft nicht senkrecht zur axialen Richtung, sondern schräg zur axialen Richtung des Hülsenelements.
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Die jeweilige Härtelinie weist beispielsweise eine Anfangsstelle und eine Endstelle auf, wobei sich beispielsweise die jeweilige Härtelinie zumindest im Wesentlichen gradlinig von der jeweiligen Anfangsstelle bis zu ihrer Endstelle, insbesondere durchgängig, erstreckt. Da die jeweilige Härtelinie schräg zur axialen Richtung verläuft, ist die jeweilige Endstelle in Umfangsrichtung des Hülsenelements gegenüber der jeweiligen Anfangsstelle versetzt. Wird nun beispielsweise der wenigstens eine Teilbereich als Lagerfläche, insbesondere als Lauffläche oder Laufbahn für Wälzkörper eines Wälzlagers, genutzt, so kann durch den schrägen Verlauf der Härtelinien ein schlagartiges Überrollen der Anfangs- und Endstellen durch die Wälzkörper vermieden werden. Insbesondere kann durch die schrägen Härtelinien vermieden werden, dass sich parallel zur Achse beziehungsweise zur axialen Richtung übermäßige Riefen und Rillen bilden, welche Geräusche verursachen können.
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Die schrägen Härtelinien werden durch eine schräge, das heißt schräg zur axialen Richtung des Hülsenelements verlaufende Lauflinie oder Verfahrlinie des Laserstrahls erzeugt, welcher beispielsweise entlang der Lauflinie beziehungsweise Verfahrlinie, insbesondere gradlinig, hin- und her bewegt, insbesondere hin- und her gependelt, wird, während der Laserstrahl auf die innenumfangsseitige Mantelfläche auftrifft und insbesondere während das Hülsenelement um seine axiale Richtung relativ zu dem Laserstrahl gedreht wird. Dadurch können die Härtelinien auf besonders zeit- und kostengünstige Weise insbesondere nach Art einer Hohlverzahnung eines Hohlrads hergestellt werden.
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Als ferner vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Hülsenelement aus einem kohlenstoffhaltigen Werkstoff hergestellt ist, welcher die innenumfangsseitige Mantelfläche bildet. Hierdurch kann das Hülsenelement beziehungsweise die innenumfangsseitige Mantelfläche in dem wenigstens einen Teilbereich und somit lokal und bedarfsgerecht aufgekohlt werden, sodass die innenumfangsseitige Mantelfläche nur dort gehärtet werden kann oder gehärtet wird, wo es gewünscht beziehungsweise vorteilhaft ist. In anderen Teilbereichen kann ein Härten der innenumfangsseitigen Mantelfläche unterbleiben, sodass nicht die gesamte innenumfangsseitige Mantelfläche gehärtet wird beziehungsweise gehärtet werden muss.
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Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Hülsenelement nicht etwa Taschen, sondern wenigstens eine oder mehrere Bohrungen aufweist, um Öl zu führen. Die jeweilige Bohrung ist eine durch Bohrung hergestellte Öffnung, welche von Öl durchströmbar ist. Somit kann das Hülsenelement als Ölverteilerhülse, Ölverteilerflansch oder Ölführungsflansch verwendet werden. Bei dem zuvor genannten Wälzlager handelt es sich beispielsweise um ein Nadellager. Ferner ist es denkbar, dass über das Wälzlager eine Getriebewelle, insbesondere drehbar, an dem Hülsenelement gelagert ist. Insbesondere kann die Getriebewelle, welche eine Welle eines Getriebes des Antriebsstrangs sein kann, über die Bohrung mit Öl versorgt und dadurch mittels des Öls geschmiert und/oder gekühlt werden.
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Durch das nur lokale Härten der innenumfangsseitigen Mantelfläche kann das Hülsenelement bis auf den wenigstens einen, gehärteten, insbesondere lasergehärteten, Teilbereich weich bleiben beziehungsweise innen eine hinreichend hohe Duktilität aufweisen. Dadurch kann ein unerwünschter Verzug vermieden werden. Außerdem kann das Hülsenelement durch eine nur geringe Anzahl an Bearbeitungsschritten hergestellt werden. Des Weiteren können die Teileanzahl und somit das Gewicht und die Kosten in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
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Unter dem Merkmal, dass die Härtelinien schräg zur axialen Richtung des Hülsenelements verlaufen, kann insbesondere verstanden werden, dass die Härtelinien bezogen auf eine Abwicklung der innenumfangsseitigen Mantelfläche schräg zu der auf die Abwicklung bezogenen axialen Richtung des Hülsenelements verlaufen. Unter der beziehungsweise einer Abwicklung der innenumfangsseitigen Mantelfläche ist eine beziehungsweise die aus der darstellenden Geometrie bekannte Abwicklung zu verstehen, sodass eine beziehungsweise die Abwicklung der innenumfangsseitigen Mantelfläche eine Ausbreitung der innenumfangsseitigen Mantelfläche in eine Eben ist, sodass Längen, gemessen auf beziehungsweise an der tatsächlichen, originalen innenumfangsseitigen Mantelfläche erhalten bleiben.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die jeweilige Härtelinie mit der axialen Richtung einen Winkel einschließt, welcher in einem Bereich von einschließlich 10 Grad bis einschließlich 25 Grad liegt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Winkel 16 Grad oder 20 Grad beträgt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Hülsenelement wenigstens eine die innenumfangsseitige Mantelfläche durchdringende und von Öl durchströmbare Bohrung aufweist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Hülsenelement als eine Ölverteilerhülse ausgebildet ist.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Hülsenelements für ein Kraftfahrzeug. Bei dem Verfahren wird eine innenumfangsseitige Mantelfläche des Hülsenelements lokal in wenigstens einem Teilbereich entlang von in Umfangsrichtung der innenumfangsseitigen Mantelfläche aufeinanderfolgenden Härtelinien gehärtet, welche schräg zur axialen Richtung des Hülsenelements verlaufen. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Der Erfindung liegen dabei insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Üblicherweise wird als Ölverteilerflansch oder Ölführungsflansch eine Baueinheit verwendet, welche eine Flansch und eine separat von dem Flansch ausgebildete, dünnwandige Hülse umfasst. In dem Flansch sind auf dessen Innenseite üblicherweise Taschen zur Ölführung eingearbeitet, sodass mittels der Taschen Öl wie beispielsweise Drucköl oder Schmieröl geführt werden kann. Diese Taschen, welche in radialer Richtung des Flanschs nach innen hin an sich offen sind, werden dann mittels der dünnwandigen Hülse verschlossen, indem die dünnwandige Hülse in dem Flansch eingepresst wird. Üblicherweise laufen auf einer innenumfangsseitigen Mantelfläche der Hülse Nadellager beziehungsweise Wälzkörper von Nadellagern, sodass die Hülse zumindest an ihrer innenumfangsseitigen Mantelfläche und zumindest lokal gehärtet und geschliffen sein muss. An Enden der Taschen können bei dem Einpressen Verformungen der Hülse entstehen, sodass ein hinreichender Rundlauf nicht mehr gewährleistet werden kann.
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Grundsätzlich ist es denkbar, den Flansch beziehungsweise die genannte Baueinheit einteilig beziehungsweise einstückig auszugestalten und dabei beispielsweise durch Einsatzhärten oder Induktivhärten zu härten. Nachteilig ist hierbei jedoch eine großflächige Aufhärtung der Baueinheit, woraus unerwünschte Verformungen resultieren können. Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können nun durch das erfindungsgemäße Hülsenelement vermieden werden. Das Hülsenelement ist vorzugsweise einstückig ausgebildet, jedoch nur lokal gehärtet. Hierdurch kann ein hinreichender Rundlauf gewährleistet werden, sodass beispielsweise ein Nadellager beziehungsweise das Wälzlager, insbesondere die Wälzkörper des Wälzlagers vorteilhaft an dem gehärteten, wenigstens einen Teilbereich abrollen beziehungsweise abwälzen können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Hülsenelements; und
- 2 eine weitere schematische Längsschnittansicht des Hülsenelements.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 und 2 zeigen jeweils in einer schematischen Längsschnittansicht ein Hülsenelement 10 für ein Kraftfahrzeug. Das Hülsenelement 10 ist beispielsweise eine Ölverteilerhülse, welche auch als Ölverteilerflansch oder Ölführungsflansch bezeichnet wird. Das Hülsenelement 10 weist eine innenumfangsseitige Mantelfläche 12 auf, welche lokal in wenigstens oder genau zwei in axialer Richtung des Hülsenelements 10 voneinander beabstandeten Teilbereichen 14 und 16 jeweils entlang von in Umfangsrichtung der innenumfangsseitigen Mantelfläche 12 beziehungsweise des Hülsenelements 10 aufeinanderfolgenden Härtelinien gehärtet ist. Von diesen Härtelinien ist in 2 eine mit 18 bezeichnete Härtelinie erkennbar. Wie aus 2 erkennbar ist, verläuft die Härtelinie 18 schräg zur in den Fig. durch eine strichpunktierte Linie 20 veranschaulichten axialen Richtung des Hülsenelements 10, wobei die Härtelinie 18 beispielsweise mit der axialen Richtung einen Winkel α einschließt. Beispielsweise liegt der Winkel α in einem Bereich von einschließlich 10 Grad bis einschließlich 25 Grad. Beispielsweise beträgt der Winkel α 16 Grad oder 20 Grad. Da das Hülsenelement 10 beziehungsweise die innenumfangsseitige Mantelfläche 12 lediglich lokal in den Teilbereichen 14 und 16 gehärtet ist, ist in axialer Richtung des Hülsenelements 10 zwischen den gehärteten Teilbereichen 14 und 16 ein sich unmittelbar an die Teilbereiche 14 und 16 in axialer Richtung des Hülsenelements 10 anschließender dritter Teilbereich 22 der innenumfangsseitigen Mantelfläche 12 vorgesehen beziehungsweise angeordnet, welcher ungehärtet, das heißt nicht gehärtet ist. Hierdurch kann eine hinreichende Duktilität des Hülsenelements 10 gewährleistet werden, sodass übermäßige Verformungen des Hülsenelements 10 vermieden werden können. Außerdem können die Teilbereiche 14 und 16 als Laufflächen oder Laufbahnen für Wälzkörper von jeweiligen Wälzlagern, insbesondere Nadellagern, genutzt werden.
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Beispielsweise wir das Hülsenelement 10 durch Laserhärten und somit mittels wenigstens oder genau eines Laserstrahls gehärtet. Der Laserstrahl wird von einem Laser bereitgestellt und trifft, insbesondere punktförmig, auf den jeweiligen Teilbereich 14 beziehungsweise 16 auf, insbesondere während das Hülsenelement 10 um die axiale Richtung relativ zu dem Laserstrahl gedreht und der Laserstrahl entlang einer auch als Lauflinie oder Verfahrlinie bezeichneten Bewegungsbahn relativ zu dem Hülsenelement 10 hin- und her bewegt und somit hin- und her gependelt wird. Dadurch wird mittels des Laserstrahls die jeweilige Härtelinie 18 ausgebildet.
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Bezogen auf eine Abwicklung der innenumfangsseitigen Mantelfläche 12 in eine Ebene wie beispielsweise die Bildebene von 1 oder 2 verläuft die jeweilige Härtelinie 18 - wie aus 2 erkennbar ist - schräg zur auf die genannte Ebene bezogenen axialen Richtung des Hülsenelements 10. Der Laserstrahl verläuft dabei schräg zu der Ebene, um von Außerhalb des Hülsenelements 10 auf die innenumfangsseitige Mantelfläche 12 auftreffen zu können. Außerdem verläuft die Bewegungsbahn, entlang welcher der Laserstrahl hin- und her gependelt wird, bezogen auf die Ebene schräg zur axialen Richtung. Dadurch werden die Härtelinien 18 nach Art einer Schrägverzahnung beziehungsweise einer schrägen Innenverzahnung eines Hohlrads ausgebildet. Durch den schrägen Verlauf der Härtelinien kann sichergestellt werden, dass die Wälzkörper die jeweilige Härtelinie 18, insbesondere deren auch als Härteanfang bezeichneten Anfang und auch als Härteende bezeichnetes Ende nur punktuell und nicht linear überrollen, wodurch übermäßige Geräusche vermieden werden können.
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Ferner ist es denkbar, den Laserstrahl in seiner Intensität zu variieren und somit eine Schwankung der auch als Laserintensität bezeichneten Intensität des Laserstrahls durchzuführen, während der Laserstrahl auf die innenumfangsseitige Mantelfläche 12 auftrifft und die Härtelinie 18 herstellt. Bei starker Intensität werden dadurch beispielsweise starke Krater in die innenumfangsseitige Mantelfläche 12 eingebrannt. Bei dem gegenüber schwächerer Intensität bleiben gegenüber den starken Kratern Berge stehen. Hierdurch kann der jeweilige Teilbereich 14 beziehungsweise 15 bedarfsgerecht gehärtet werden.
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Außerdem weist das Hülsenelement 10 wenigstens eine Durchgangsöffnung 24 auf, welche von Öl durchströmbar ist. Dabei ist die Durchgangsöffnung 24 als eine Bohrung ausgebildet und somit durch Bohren hergestellt, wobei die Durchgangsöffnung 24 die innenumfangsseitige Mantelfläche 12 durchdringt. Insbesondere durchdringt die Durchgangsöffnung 24 eine die innenumfangsseitige Mantelfläche 12 bildende Wandung 26 des Hülsenelements 10 vollständig, sodass die Durchgangsöffnung 24 einerseits in eine vorliegend als Durchgangsöffnung ausgebildete und durch die innenumfangsseitige Mantelfläche 12, insbesondere direkt, begrenzte Öffnung 28 des Hülsenelements 10 und andererseits an dessen Umgebung 30 mündet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hülsenelement
- 12
- innenumfangsseitige Mantelfläche
- 14
- Teilbereich
- 16
- Teilbereich
- 18
- Härtelinie
- 20
- strichpunktierte Linie
- 22
- Teilbereich
- 24
- Durchgangsöffnung
- 26
- Wandung
- 28
- Öffnung
- α
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112013004368 B4 [0002]
