DE102019106831A1

DE102019106831A1 - Verfahren zur Herstellung einer Wickelwelle und Wickelwelle

Info

Publication number: DE102019106831A1
Application number: DE102019106831.2A
Authority: DE
Inventors: Falk Mrusek; Johannes Schwarz; Nico Triebel; Frank Schäfergockel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2020-09-24
Also published as: CN111703011A

Abstract

Die erfindungsgemäße Wickelwelle für eine Vorrichtung zur Abdeckung eines Wärmetauschers eines Fahrzeuges weist mindestens zwei Bereiche auf. Ein Bereich ist ein Wellenbereich, der als Hohlwelle ausgeführt ist. Der Wellenbereich kann vorteilhaft die durch den Staudruck des Luftstromes des Fahrtwindes auftretenden Biegemomente in der Wickelwelle sehr gut aufnehmen und damit Verformungen der Wickelwelle verhindern. Zudem weist eine Hohlwelle vorteilhaft ein geringes Gewicht auf.Der Anschlussbereich ist an mindestens einem Ende des Wellenbereichs angeordnet und weist ein Verbindungselement zu einer Antriebseinheit auf. Das Verbindungselement kann dabei zum Beispiel ein Antriebszapfen sein. Die Materialauswahl des Anschlussbereichs ist dabei so gewählt, dass hohe Torsionsbelastungen, beispielsweise wenn ein hohes Drehmoment über das Verbindungselement übertragen werden muss, um eine angefrorene Vorrichtung loszubrechen, ausgehalten werden können.Vorteilhaft kann die Wickelwelle so den bestehenden Anforderungen einer geringen Durchbiegung bei gleichzeitiger Aufnahme hoher Torsionsmomente gerecht werden. Ein Flattern der Vorrichtung zu Abdeckung des Wärmetauschers wird wirkungsvoll verhindert und damit auch eine Beschädigung benachbarter Bauteile. Zudem wird der Luftwiderstand des Fahrzeuges gering gehalten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wickelwelle, insbesondere für eine Vorrichtung zur Abdeckung eines Wärmetauschers eines Fahrzeuges.
Zur Verminderung des Luftwiderstandes moderner Fahrzeuge gewinnen Vorrichtungen zur Abdeckung eines Wärmetauschers, sogenannte Kühlerrollos, zunehmend an Bedeutung. Dabei wird, sofern keine Kühlung erforderlich ist, vor oder hinter dem Wärmetauscher eine Abdeckung (Rollo) geschlossen, wodurch der Gesamtluftwiderstand des Fahrzeuges verringert werden kann.
In der DE 10 2015 012 965 A1 wird eine Vorrichtung zur Regulierung eines Luftstromes aufgezeigt, die auch als Vorrichtung zur Abdeckung eines Wärmetauschers eines Fahrzeuges einsetzbar ist. Dabei wird vorgeschlagen, die Vorrichtung entlang ihrer Haupterstreckungsrichtung starr auszubilden.
Nachteilig an dieser Lösung führt der Staudruck des Luftstromes zu Verformungen der Antriebswelle, insbesondere vor dem Hintergrund der hohen Temperaturschwankungen, denen das System unterliegt. Dadurch kann die Vorrichtung gegen benachbarte Bauteile schlagen und diese beschädigen. Auch der gewünschte Effekt, die Verminderung des Luftwiderstandes des Fahrzeuges, wird durch ein Flattern der Vorrichtung aufgrund der Verformung der Antriebswelle erheblich abgeschwächt. Zudem kann das Flattern auch zu einer Faltenbildung der Vorrichtung führen, wodurch Probleme beim Aufwickeln derselben entstehen. Nicht zuletzt sind auch hohe Antriebskräfte zu berücksichtigen, insbesondere wenn an der Vorrichtung Schnee oder Eis angelagert sind.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Wickelwelle und eine Wickelwelle vorzuschlagen, die bei einem Einsatz an einer Vorrichtung zur Abdeckung eines Wärmetauschers eines Fahrzeuges die genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Die erfindungsgemäße Wickelwelle für eine Vorrichtung zur Abdeckung eines Wärmetauschers eines Fahrzeuges weist mindestens zwei Bereiche auf. Ein Bereich ist ein Wellenbereich, der als Hohlwelle ausgeführt ist. Der Wellenbereich kann vorteilhaft die durch den Staudruck des Luftstromes des Fahrtwindes auftretenden Biegemomente in der Wickelwelle sehr gut aufnehmen und damit Verformungen der Wickelwelle verhindern. Zudem weist eine Hohlwelle vorteilhaft ein geringes Gewicht auf.
Der Anschlussbereich ist an mindestens einem Ende des Wellenbereichs angeordnet und weist ein Verbindungselement zu einer Antriebseinheit auf. Das Verbindungselement kann dabei zum Beispiel ein Antriebszapfen sein. Die Materialauswahl des Anschlussbereichs ist dabei so gewählt, dass hohe Torsionsbelastungen, beispielsweise wenn ein hohes Drehmoment über das Verbindungselement übertragen werden muss, um eine angefrorene Vorrichtung loszubrechen, ausgehalten werden können..
Vorteilhaft kann die Wickelwelle so den bestehenden Anforderungen einer geringen Durchbiegung bei gleichzeitiger Aufnahme hoher Torsionsmomente gerecht werden. Ein Flattern der Vorrichtung zur Abdeckung des Wärmetauschers wird wirkungsvoll verhindert und damit auch eine Beschädigung benachbarter Bauteile. Zudem wird der Luftwiderstand des Fahrzeuges gering gehalten.
Die Vorrichtung zur Abdeckung des Wärmetauschers weist bevorzugt ein textiles Gebilde auf, das zur Abdeckung auf die Wickelwelle auf- und abgewickelt wird. Häufig hat die Vorrichtung zur Abdeckung des Wärmetauschers dabei Mittel zur Versteifung in einer Richtung quer zur Wickelrichtung. Vorteilhaft kann so ein Flattern der Vorrichtung und eine starke Durchbiegung aufgrund des Staudruckes des Luftstromes des Fahrtwindes verhindert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Wickelwelle weist der Anschlussbereich eine Vorrichtung zur Seilaufwicklung auf. Bevorzugt ist die Vorrichtung zur Seilaufwicklung dabei ein Gewindegang, in den sich das Seil legt. Vorteilhaft erfolgt die Seilaufwicklung so in unmittelbarer Nähe des Verbindungselementes zu einer Antriebseinheit, eine Übertragung des Drehmomentes für die Seilaufwicklung muss nicht über die Verbindungsstelle Wellenbereich und Anschlussbereich erfolgen, wodurch die Standfestigkeit der Wickelwelle verbessert werden kann.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung hat die Wickelwelle drei Bereiche. Dabei sind an den Enden des Wellenbereiches jeweils ein Anschlussbereich angeordnet, wobei ein Anschlussbereich dann beispielsweise die Vorrichtung zur Seilaufwicklung aufweist, während der andere das Verbindungselement zu einer Antriebseinheit hat. Diese Ausgestaltung kann bei begrenztem Bauraum vorteilhaft sein.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der Wickelwelle sind Wellenbereich und Anschlussbereich stoffschlüssig verbunden. Besonders bevorzugt erfolgt dies, indem der Bereich, der als zweites hergestellt wird, direkt an den zuerst hergestellten Bereich mit einem Spritzgussverfahren angespritzt wird. Vorteilhaft kann so die Verbindung von Wellenbereich und Anschlussbereich sehr fest gestaltet werden und ein Lösen der Verbindung aufgrund wirkender Antriebsmomente kann entgegengewirkt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Wellenbereich und Anschlussbereich formschlüssig verbunden. Diese Ausgestaltung ist besonders bevorzugt falls die Materialien von Wellenbereich und Anschlussbereich nicht thermisch oder chemisch verbindbar sind. Die Ausführung ist auch vorteilhaft zusätzlich zu einer stoffschlüssigen Verbindung, da so bei einem Lösen der stoffschlüssigen Verbindung Wellenbereich und Anschlussbereich aufgrund des Formschlusses verbunden bleiben und so ein Totalausfall der Wickelwelle verhindert werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung haben der Wellenbereich und der mindestens eine Anschlussbereich eine geometrische Ausbildung, die einen Formschluss bewirkt, der besonders zur Übertragung von Drehmomenten geeignet ist. Dies kann beispielsweise ein Zapfen sein, der einen n-eckigen oder sternförmigen Querschnitt aufweist. Vorteilhaft kann so die Drehmomentübertragung der formschlüssigen Verbindung verbessert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Wickelwelle ist mindestens ein Bereich aus Faserverbundwerkstoff hergestellt. Besonders bevorzugt ist der Wellenbereich aus Faserverbundwerkstoff gefertigt, da dieser eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Biegemoment aufweist. Weiter bevorzugt hat der Wellenbereich mindestens eine Lage aus geflochtenen Endlosfasern, vorteilhaft können so Biegemomente besonders gut aufgenommen werden. Bevorzugt kommt dabei ein duroplastischer Matrixwerkstoff zum Einsatz und Glas- oder Kohlefasern.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Wickelwelle ist gekennzeichnet durch die Herstellung Wellenbereich und die Herstellung Anschlussbereich. Dabei erfolgt die Herstellung der beiden Bereiche nacheinander, wobei der als zweites herzustellende Bereich mittels Spritzguss an den zuerst hergestellten Bereich angespritzt wird. Vorteilhaft kann so besonders einfach und kostengünstig eine erfindungsgemäße Wickelwelle mit einer sehr guten Verbindung zwischen Wellenbereich und Anschlussbereich hergestellt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird zuerst der Wellenbereich gefertigt und dann der Anschlussbereich an den Wellenbereich angespritzt.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt der gesamte Herstellungsprozess in einem Spritzgießwerkzeug. Das Formwerkzeug hat hierfür bevorzugt mindestens zwei Kavitäten für den Wellenbereich und den Anschlussbereich. Die beiden Kavitäten können jedoch auch in zwei Formwerkzeugen angeordnet sein.
Bei der Herstellung der Wickelwelle wird ein erster Bereich der Wickelwelle in einer Kavität durch Spritzgießen hergestellt. Nach dem Spritzgießvorgang wird das Formwerkzeug geöffnet, das Bauteil entnommen und in eine zweite Kavität eingebracht. Anschließend wird das Formwerkzeug wieder geschlossen und der zweite Bereich an den im vorherigen Schritt hergestellten ersten Bereich angespritzt. Nach dem Öffnen des Formwerkzeuges kann die Wickelwelle nun entnommen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Übergabe des Bauteils von der ersten Kavität in die zweite Kavität vorteilhafter Weise automatisiert, beispielsweise mittels eines Handlingroboters.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist der erste Bereich der Wellenbereich und der zweite Bereich der Anschlussbereich. Die Qualität der Wickelwelle und insbesondere des Verbindungsbereiches von Wellenbereich und Anschlussbereich wird verbessert, wenn der Wellenbereich während der Fertigung des Anschlussbereiches im Formwerkzeug fixiert wird..
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Spritzgießen des Wellenbereiches ein der Innenkontur des Wellenbereiches entsprechender Formkörper durch den Wellenbereich bewegt. Das bereits eingespritzte Material ist zu diesem Zeitpunkt noch nicht ausgehärtet. Der Formkörper kann dabei beispielsweise mit Druckluft angetrieben durch den Wellenbereich bewegt werden. Vorteilhaft kann so eine konstante Wandstärke der Hohlwelle gewährleistet werden, womit ein Knicken der Welle im Betrieb zu verhindern ist.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Wickelwelle mit Wellenbereich und Anschlussbereich,
2 einen Wellenbereich einer erfindungsgemäßen Wickelwelle, und
3 ein Formwerkzeug zur Herstellung einer Wickelwelle.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Wickelwelle 0 mit einer Achse A. Diese hat einen Wellenbereich 1, der einen Bereich mit einer Hohlwelle 11 aufweist.
An den Wellenbereich 1 schließt sich ein Anschlussbereich 2 an. Dieser weist einen Antriebszapfen 21 auf, mit dem die Wickelwelle 0 mit einem Antrieb verbindbar ist. Zudem weist der Anschlussbereich 2 ein Gewinde 22 als Vorrichtung zur Seilaufwicklung auf.
2 zeigt einen Wellenbereich 1 einzeln. Der Wellenbereich 1 hat einen Anschluss 12 der die Verbindung zum Anschlussbereich 2 herstellt. Der Anschluss 12 unterteilt sich in drei Teile. Als erstes Teil hat ein Verbindungszapfen 121 einen achteckigen Querschnitt und kann Drehmomente gut übertragen.
Der zweite Teil des Anschlusses 12 ist ein Wellenende 122. Dieses hat einen größeren Querschnitt als der Verbindungszapfen 121, der eine sechseckige Querschnittform aufweist. Der Querschnitt vergrößert sich mit geringer werdendem Abstand zur Hohlwelle 11, so dass an dem zur Hohlwelle 11 gerichteten Bereich des Wellenendes 122 der sechseckige Querschnitt in einen runden Querschnitt übergeht. Am Übergang zur Hohlwelle 11 hat der Anschluss 12 eine Nut 123 zur Fixierung Wellenbereiches 1 im Formwerkzeug während des Spritzgießverfahrens. Der sich aufweitende Querschnitt des Wellendes 122 und die Nut 123 sorgen für eine formschlüssige Verbindung in Richtung der Achse A der Wickelwelle 0.
3 zeigt ein Formwerkzeug 3 zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Wickelwelle 0. In der 3 ist die Herstellung der Wickelwelle 0 bereits abgeschlossen, das Formwerkzeug 3 wurde bereits wieder geöffnet und die hergestellte Wickelwelle 0 kann aus dem Formwerkzeug 3 entnommen werden. Der erste Bereich, hier der Wellenbereich 1, wurde in einem ersten, hier nicht gezeigtem Formwerkzeug mittels Spritzguss hergestellt. Über einen Handlingroboter wurde der in dem ersten Formwerkzeug hergestellte Wellenbereich 1 nun in das zweite Formwerkzeug 3 eingelegt. Dieses hat eine Aussparung zum Einlegen des bereits hergestellten Wellenbereiches 1 und ein Fixierelement 31, das den Wellenbereich 1 in der Aussparung fixiert. Nach dem Schließen des Formwerkzeuges 3 wurde über einen Anguss 32 Kunststoffmaterial eingespritzt und der Anschlussbereich 2 an den Wellenbereich 1 angespritzt.
Bezugszeichenliste

0: Wickelwelle
A: Achse Wickelwelle
1: Wellenbereich
11: Hohlwelle
12: Anschluss
121: Verbindungszapfen
122: Wellenende
123: Nut
2: Anschlussbereich
21: Antriebszapfen
22: Gewinde
3: Formwerkzeug
31: Fixierelement
32: Anguss

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 102015012965 A1 [0003]

Claims

Wickelwelle (0) für eine Abdeckung eines Wärmetauschers eines Fahrzeuges aufweisend mindestens zwei Bereiche, wobei ein Wellenbereich (1) eine Hohlwelle (11) aufweist und der Anschlussbereich (2) an mindestens einem Ende des ersten Bereichs (1) angeordnet ist und ein Verbindungselement zu einer Antriebseinheit aufweist.
Wickelwelle (0) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich (2) eine Vorrichtung zur Seilaufwicklung aufweist.
Wickelwelle (0) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenbereich (1) und der Anschlussbereich (2) stoffschlüssig verbunden sind.
Wickelwelle (0) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenbereich (1) und der Anschlussbereich (2) formschlüssig verbunden sind.
Wickelwelle (0) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenbereich (1) und/oder der Anschlussbereich (2) aus Faserverbundwerkstoff hergestellt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Wickelwelle (0) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte - Herstellung des Wellenbereichs (1), - Herstellung des Anschlussbereichs (2), wobei der Bereich, der als zweites hergestellt wurde an den zuerst hergestellten Bereich mittels Spritzguss angespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zuerst hergestellte Bereich der Wellenbereich (1) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Herstellungsprozess in einem Spritzgießwerkzeug erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenbereich (1) aus Faserverbundwerkstoff gefertigt ist.
Kühlerpaket eines Fahrzeuges aufweisend eine Wickelwelle (0) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.