DE102019117770A1

DE102019117770A1 - Torsionsschwingungsdämpfer mit Laserstrukturierung sowie Verfahren zur Herstellung des Torsionsschwingungsdämpfers

Info

Publication number: DE102019117770A1
Application number: DE102019117770.7A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Severin; Thomas Matt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2021-01-07
Anticipated expiration: 2039-07-03
Also published as: DE102019117770B4; CN112178127A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer (1) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem um eine Drehachse (2) drehbar angeordneten sowie aus einem Metall ausgeformten Tragelement (3), wobei das Tragelement (3) an einem ersten Oberflächenbereich (4) seines metallenen Grundkörpers (5) mit einer Oberflächenbeschichtung (6) versehen ist und in einem, zur Anlage an einem weiteren Bauteil vorbereiteten, zweiten Oberflächenbereich (7) das Metall des Grundkörpers (5) zur Umgebung hin offen liegt, wobei dieser zweite Oberflächenbereich (7) eine Laserstrukturierung (8) aufweist. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Torsionsschwingungsdämpfers (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, d. h. einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, das als Pkw, Lkw, Bus oder sonstiges Nutzfahrzeug ausgebildet ist, mit einem um eine Drehachse drehbar angeordneten sowie aus einem Metall ausgeformten Tragelement. Das Tragelement dient auf typische Weise zur weiteren Anbringung und Verbindung mit einem Nabenkörper / einer Nabe. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieses Torsionsschwingungsdämpfers.
Gattungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer sind bspw. aus der WO 2017/174070 A1 bekannt. Die hiermit offenbarte Triebradanordnung ist als Riemenscheibenentkoppler realisiert und beschreibt eine Befestigung eines Tilgerflansches eines Drehschwingungstilgers an einer Nabe.
Des Weiteren ist es prinzipiell bekannt, Tragelemente, die zur unmittelbaren Anlage an einem weiteren Bauteil vorgesehen sind, bereichsweise zu beschichten / lackieren, um diese möglichst korrosionsbeständig auszuführen, wobei andere Bereiche des Tragelementes gezielt unbeschichtet bleiben, um die geforderten Verbindungskräfte bei der Montage zu erzielen.
Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen besteht jedoch darin, dass die Bereiche des Tragelementes, die zur unmittelbaren Anlage mit einem weiteren Bauteil ausgebildet sind, häufig eine unzureichende Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, um eine ausreichende Befestigungskraft zu erzielen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere einen Torsionsschwingungsdämpfer zu realisieren, dessen Tragelemente mit einer erhöhten Befestigungskraft aneinander anliegen.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Tragelement an einem ersten Oberflächenbereich seines metallenen Grundkörpers mit einer Oberflächenbeschichtung versehen ist und mit einem, zur Anlage an einem weiteren Bauteil vorbereiteten, zweiten Oberflächenbereich das Metall des Grundkörpers gezielt zur Umgebung hin offen liegt, wobei dieser zweite Oberflächenbereich gleichzeitig eine Laserstrukturierung aufweist.
Durch die eingebrachte Laserstrukturierung an dem zweiten Oberflächenbereich, wird die zur Anlage an einem weiteren Bauteil vorgesehen Oberfläche gezielt zur Erzeugung einer möglichst hohen Befestigungskraft ausgestaltet.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Demnach ist es auch von Vorteil, wenn die Oberflächenbeschichtung als eine Lackierung umgesetzt ist. Dadurch ist die Oberflächenbeschichtung besonders einfach aufbringbar.
In diesem Zusammenhang ist es für eine lange Haltbarkeit der Oberflächenbeschichtung von Vorteil, wenn diese als ein Pulverlack oder ein kathodischer Tauchlack realisiert ist.
Von Vorteil ist es auch, wenn der zweite Oberflächenbereich vollständig in Umfangsrichtung umläuft und/oder mehrere zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, wie Schrauben oder Niete, dienende Aufnahmelöcher (vorzugsweise als Durchgangslöcher umgesetzt) aufweist. Dadurch ist der den zweiten Oberflächenbereich aufweisende Abschnitt des Tragelementes geschickt als ein Flanschbereich realisiert und zur Befestigung an weiteren Bauteilen angepasst.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Torsionsschwingungsdämpfer eine viskoelastische Dämpfungseinheit oder eine Elastomerdämpfungseinheit aufweist.
Bildet das Tragelement zugleich einen Gehäusebereich eines eine Tilgermasse umhausenden Gehäuses aus, wird die Funktionalität des Tragelementes weiter verbessert.
Der Torsionsschwingungsdämpfer ist vorzugsweise als ein Riemenscheibenentkoppler umgesetzt, wobei das Tragelement vorzugsweise an einer zentralen Nabe des Riemenscheibenentkopplers angebracht ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Torsionsschwingungsdämpfers, wobei in einem Schritt a) ein aus Metall ausgeformtes Tragelement des Torsionsschwingungsdämpfers zur Verfügung gestellt wird, in einem Schritt b) ein erster Oberflächenbereich des Tragelementes mit einer Oberflächenbeschichtung versehen wird und in einem Schritt c) ein zweiter Oberflächenbereich des Tragelementes mittels eines Lasers gereinigt wird sowie der zweite Oberflächenbereich mit einer Laserstrukturierung versehen wird. Dadurch wird der Torsionsschwingungsdämpfer besonders effizient hergestellt.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der in dem Schritt c) vorgenommene Teilschritt c1) betreffend das Reinigen des zweiten Oberflächenbereiches zeitlich vor dem Teilschritt c2) betreffend das Einbringen der Laserstrukturierung umgesetzt wird. Gemäß einer weiter Ausführung ist auch eine zeitgleiche Durchführung der Teilschritte c1) und c2) umgesetzt.
In diesem Zusammenhang ist es zudem vorteilhaft, wenn in dem Schritt c) ausschließlich ein Laser mit unterschiedlichen Leistungsparametern eingesetzt wird. Somit wird vorzugsweise im Schritt c) zur Reinigung des zweiten Oberflächenbereiches sowie zur Einbringung der Laserstrukturierung derselbe Laser eingesetzt. Der Laser wird jedoch zur Einbringung der Laserstrukturierung mit einer höheren Leistung betrieben als bei der Reinigung des zweiten Oberflächenbereiches. Dadurch wird das Verfahren weiter vereinfacht.
Auch ist es von Vorteil, wenn in dem Schritt c) oder im Anschluss an den Schritt c) eine Markierung (etwa eine OT-Markierung) und/oder eine Beschriftung mittels des Lasers an dem Tragelement angebracht wird. Dadurch werden weitere Verfahrensschritte effektiv durch ein Werkzeug umgesetzt.
In anderen Worten ausgedrückt, ist nach einem erfindungsgemäßen Verfahren eine Reinigung sowie Strukturierung eines Anschlussbereiches eines Torsionsschwingungsdämpfers mittels eines Lasers realisiert. Die Flächen, die keine Beschichtung aufweisen, werden mittels Laser gereinigt und in einem zweiten Zyklus mit einer erhöhten Leistung mit einer Strukturierung versehen. Die Zykluszeit einer Laserreinigung ist deutlich geringer als das bisherige Anbringen und Entfernen von Gummimasken. Gleichzeitig kann mit dem Reinigungsschritt auch, falls erforderlich, eine Beschriftung oder Markierung (z. B.: OT-Markierung) am Torsionsschwingungsdämpfer angebracht werden.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Längsschnittdarstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer im Bereich eines Tilgers gut zu erkennen ist und ein Tragelement dieses Tilgers mit einer Laserstrukturierung versehen ist, sowie
2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens des Torsionsschwingungsdämpfers nach 1.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.
Hinsichtlich der 1 ist der erfindungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gut zu erkennen. Der Torsionsschwingungsdämpfer 1 ist in 1 der Übersichtlichkeit halber lediglich hinsichtlich eines Tilgers 12 dargestellt. Dieser Tilger 12 ist in dieser Ausführung als ein so genannter Visko-Dämpfer, d. h. als ein viskoelastischer Tilger realisiert. Prinzipiell ist es jedoch gemäß weiteren erfindungsgemäßen Ausführungen auch möglich, diesen Tilger 12 auf andere Weise, bspw. als Elastomerdämpfer, auszubilden.
Hinsichtlich der weiteren Ausbildung des Torsionsschwingungsdämpfers 1, die nicht direkt aus 1 hervorgeht, wird auf die Ausführungen der WO 2017/174070 A1 verwiesen, die für diese weitere Ausbildung als hierin integriert gilt. Der Torsionsschwingungsdämpfer 1 weist demnach weitere Elemente auf, die zum Ausbilden eines Riemenscheibenentkopplers dienen. Der als Riemenscheibenentkoppler ausgebildete Torsionsschwingungsdämpfer 1 weist insbesondere eine Nabe auf, die ebenfalls um die zentrale Drehachse 2 gelagert ist und mit dem Tilger 12 unmittelbar verbunden ist. Der Torsionsschwingungsdämpfer 1 wird auf typische Weise in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang eines verbrennungsmotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs eingesetzt.
Aus 1 geht zudem hervor, dass der Tilger 12 in dieser Ausführung unmittelbar ein Tragelement 3 aufweist, das zur Befestigung an der Nabe vorbereitet ist. Das Tragelement 3 weist hierzu zu seiner radialen Innenseite (in Bezug auf die zentrale Drehachse 2 gesehen) einen nach innen abstehenden Flanschbereich 13 auf. Dieser im Wesentlichen scheibenförmige Flanschbereich 13 geht zu seiner radialen Außenseite hin in einen Gehäusebereich 9 eines Gehäuses 11 des Tilgers 12 über. Jener Gehäusebereich 9 bildet mit einem weiteren Deckelelement 14 das Gehäuse 11 aus, das zur Umgebung hin abgedichtet ist und in seinem Inneren eine Tilgermasse 10 aufnimmt. Neben der Tilgermasse 10 ist der Raum innerhalb des Gehäuses 11 mit einer viskoelastischen Flüssigkeit, bspw. einem Öl oder einem Fett gefüllt, sodass ein viskoelastischer Dämpfer realisiert ist. Die Tilgermasse 10 ist in dem Gehäuse 11 relativ verdrehbar zu dem Gehäuse 11 gelagert.
Der schalenförmige Gehäusebereich 9 ist mit einer Oberflächenbeschichtung 6, hier in Form einer Lackierung, beschichtet. Der Gehäusebereich 9 ist an seinem zur Umgebung hin weisenden ersten Oberflächenbereich 4 mit dieser Oberflächenbeschichtung 6 versehen. Somit ist ein das Tragelement 3 bildender Grundkörper 5, der aus einem Metall, vorzugsweise einem Stahlwerkstoff, ausgeformt ist, in dem ersten Oberflächenbereich 4 zusätzlich mit der Oberflächenbeschichtung 6 versehen.
In einem zweiten Oberflächenbereich 7 ist das Tragelement 3 / der Grundkörper 5 unbeschichtet / ohne Oberflächenbeschichtung 6 umgesetzt. Dieser zweite Oberflächenberiech 7 ist an dem Flanschbereich 13 vorgesehen. In dieser Ausführung ist jene axiale Stirnseite des Flanschbereiches 13, die zur direkten Anlage an der Nabe oder einem nabenfesten Bestandteil umgesetzt ist, mit diesem zweiten Oberflächenbereich 7 versehen. Der zweite Oberflächenbereich 7 ist daher jener Oberflächenbereich, der frei von der Oberflächenbeschichtung 6 ist und unmittelbar durch das Metall des Grundkörpers 5 ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist dieser zweite Oberflächenbereich 7 mit einer Laserstrukturierung 8 versehen. Die Laserstrukturierung 8 ist eine durch einen Laser eingebrachte Oberflächenstruktur, wie eine Rillenstruktur oder eine Riffelstruktur. Das durch die Laserstrukturierung 8 erzeugte Muster an dem zweiten Oberflächenbereich 7 kann jedoch auf jegliche andere Weise ausgeführt sein.
Des Weiteren sei prinzipiell darauf hingewiesen, dass der den zweiten Oberflächenbereich 7 aufweisende Flanschbereich 13 mit mehreren in 1 schematisch angedeuteten Aufnahmelöchern 15, hier in Form von Durchgangslöchern, versehen ist. Diese Aufnahmelöcher 15 sind in Umfangsrichtung verteilt angeordnet und dienen auf typische Weise zum Aufnehmen eines Befestigungsmittels, vorzugsweise einer Schraube, alternativ auch eines Niets, welches Befestigungsmittel weiter mit der Nabe verbunden ist. Der zweite Oberflächenbereich 7 ist somit gesamtheitlich in Umfangsrichtung umlaufend und ringförmig umgesetzt.
Im Zusammenhang mit 2 wird auf ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung dieses Torsionsschwingungsdämpfers 1 hingewiesen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand des Tragelementes 3 beschrieben, wobei auch jegliche anderen Bestandteile des Torsionsschwingungsdämpfers 1, die zur Anlage an einem weiteren Bauteil ausgebildet sind und mit diesem Bauteil kraftschlüssig verbunden sind, auf diese Weise hergestellt werden können.
In einem (ersten) Schritt a) des Verfahrens wird das aus Metall ausgeformte Tragelement 3 des Torsionsschwingungsdämpfers 1 zur Verfügung gestellt. Das unmittelbar den Grundkörper 5 bildende Tragelement 3 ist in diesem Schritt a) vorzugsweise kaltumformtechnisch hergestellt.
In einem weiteren (zweiten) Schritt b) wird der erste Oberflächenbereich 4 des Tragelementes 3 mit der Oberflächenbeschichtung 6 in Form einer Lackierung versehen. Der Schritt b) wird derart durchgeführt, dass der zweite Oberflächenbereich 7 gemäß 1 frei von der Oberflächenbeschichtung 6 bleibt.
In einem (dritten) Schritt c) wird der zweite Oberflächenbereich 7 des Tragelementes mittels eines Lasers gereinigt. Dadurch werden Partikel / Rückstände, die sich zuvor in dem Schritt b) an dem zweiten Oberflächenbereich 7 abgelagert haben, entfernt. In diesem Schritt c) wird der Laser mit einem bestimmten ersten Leistungswert betrieben. Zugleich wird in dem Schritt c) die Laserstrukturierung 8 gezielt an dem zweiten Oberflächenbereich 7 eingebracht. Hierzu wird derselbe Laser wie zur Reinigung des zweiten Oberflächenbereiches 7 verwendet, wobei der Laser zur Ausbildung der Laserstrukturierung 8 mit einem zweiten Leistungswert betrieben wird, der höher als der erste Leistungswert ist.
Gemäß einer weiteren Ausführung findet die Reinigung des zweiten Oberflächenbereiches 7 in einem ersten Teilschritt c1) statt, der zeitlich vor einem zweiten Teilschritt c2) durchgeführt wird, in dem die Laserstrukturierung 8 aufgebracht wird.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn in dem Schritt c) oder im Anschluss an den Schritt c) eine Markierung und/oder eine Beschriftung mittels des Lasers an dem Tragelement 3 angebracht wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Schritte a), b), c) auf typische Weise gemäß ihrer alphabetischen Reihenfolge zeitlich nacheinander ablaufen.
In weiteren Ausführungen wird zusätzlich oder alternativ zu dem Tragelement 3 die Nabe des Torsionsschwingungsdämpfers 1 auf diese Weise hergestellt.
In anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß die Technologie eines Lasers vollumfänglichen ausgenutzt, um parallel mehrere Anforderungen zu erreichen, sprich, dass man der Reinigung in einem zweiten Zyklus mit einer erhöhten Leistung eine Laserstrukturierung 8 nachschaltet. Je nach Möglichkeit und Anforderung kann ggf. sogar während der Reinigung die Struktur 8 und Beschriftung eingebracht werden. Betroffen sind prinzipiell jegliche beschichteten Teile, die zu maskieren sind und zusätzlich ggf. eine reibwerterhöhende Maßnahme erfordern. Klassisch sind davon Torsionsschwingungsdämpfer (Komponente des Riemenscheibenentkopplers) betroffen. Ebenfalls kann die Zentralnabe (Nabe) davon betroffen sein.
Bezugszeichenliste

1: Torsionsschwingungsdämpfer
2: Drehachse
3: Tragelement
4: erster Oberflächenbereich
5: Grundkörper
6: Oberflächenbeschichtung
7: zweiter Oberflächenbereich
8: Laserstrukturierung
9: Gehäusebereich
10: Tilgermasse
11: Gehäuse
12: Tilger
13: Flanschbereich
14: Deckelelement
15: Aufnahmeloch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2017/174070 A1 [0002, 0024]

Claims

Torsionsschwingungsdämpfer (1) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem um eine Drehachse (2) drehbar angeordneten sowie aus einem Metall ausgeformten Tragelement (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (3) an einem ersten Oberflächenbereich (4) seines metallenen Grundkörpers (5) mit einer Oberflächenbeschichtung (6) versehen ist und in einem, zur Anlage an einem weiteren Bauteil vorbereiteten, zweiten Oberflächenbereich (7) das Metall des Grundkörpers (5) zur Umgebung hin offen liegt, wobei dieser zweite Oberflächenbereich (7) eine Laserstrukturierung (8) aufweist.
Torsionsschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (6) als eine Lackierung umgesetzt ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (6) als ein Pulverlack oder ein kathodischer Tauchlack umgesetzt ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Oberflächenbereich (7) vollständig in Umfangsrichtung umläuft und/oder mehrere zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, wie Schrauben oder Niete, dienende Aufnahmelöcher (15) aufweist.
Torsionsschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsschwingungsdämpfer (1) eine viskoelastische Dämpfungseinheit oder eine Elastomerdämpfungseinheit aufweist.
Torsionsschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (3) zugleich einen Gehäusebereich (9) eines eine Tilgermasse (10) umhausenden Gehäuses (11) ausbildet.
Torsionsschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsschwingungsdämpfer (1) als ein Riemenscheibenentkoppler umgesetzt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Torsionsschwingungsdämpfers (1), wobei in einem Schritt a) ein aus Metall ausgeformtes Tragelement (3) des Torsionsschwingungsdämpfers (1) zur Verfügung gestellt wird, in einem Schritt b) ein erster Oberflächenbereich (4) des Tragelementes (3) mit einer Oberflächenbeschichtung (6) versehen wird und in einem Schritt c) ein zweiter Oberflächenbereich (7) des Tragelementes (3) mittels eines Lasers gereinigt wird sowie der zweite Oberflächenbereich (7) mit einer Laserstrukturierung (8) versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt c) zur Reinigung des zweiten Oberflächenbereiches (7) sowie zur Einbringung der Laserstrukturierung (8) derselbe Laser mit unterschiedlichen Leistungsparametern eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt c) oder im Anschluss an den Schritt c) eine Markierung und/oder eine Beschriftung mittels des Lasers an dem Tragelement (3) angebracht werden/wird.