DE102020204721A1

DE102020204721A1 - Method for producing a form-fitting connection

Info

Publication number: DE102020204721A1
Application number: DE102020204721.9A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Hoffmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-04-15
Filing date: 2020-04-15
Publication date: 2021-10-21

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung (18) zwischen einem ersten Bauelement (10) und einem zweiten Bauelement (16), wobei das zweite Bauelement (16) durch einen Spritz-, Press- oder Vergussprozess auf das erste Bauelement (10) aufgebracht wird. Es werden zumindest die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen: Einbringen von Ausschnitten (24) in einen Verbindungsstreifen (14, 34), anschließend erfolgt ein stoff- oder kraftschlüssiges Verbinden (22) des Verbindungsstreifens (14, 34) mit dem ersten Bauelement (10). Danach wird eine flüssige oder verformbare Materialphase (38) des zweiten Bauelements (16) auf das erste Bauelement (10) appliziert. Anschließend erfolgt ein Ausfüllen der Ausschnitte (24) des Verbindungsstreifens (14, 34) mit der flüssigen oder verformbaren Materialphase (38) des zweiten Bauelements (16) und die Herstellung der formschlüssigen Verbindung (18) in X/Y-Richtung nach Übergang der flüssigen oder verformbaren Materialphase (38) des zweiten Bauteils (16) in dessen feste Materialphase (40).

The invention relates to a method for producing a form-fitting connection (18) between a first component (10) and a second component (16), the second component (16) being applied to the first component by an injection molding, pressing or potting process (10) is applied. At least the following process steps are carried out: Cut-outs (24) are made in a connecting strip (14, 34), then the connecting strip (14, 34) is connected to the first component (10) with a material or force-fit connection (22). A liquid or deformable material phase (38) of the second component (16) is then applied to the first component (10). Subsequently, the cutouts (24) of the connecting strip (14, 34) are filled with the liquid or deformable material phase (38) of the second component (16) and the positive connection (18) is produced in the X / Y direction after the transition of the liquid or deformable material phase (38) of the second component (16) in its solid material phase (40).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen einem ersten Bauelement und einem zweiten Bauelement, wobei das zweite Bauelement durch einen Spritz-, Press- oder Vergussprozess auf das erste Bauelement aufgebracht wird. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die formschlüssige Verbindung sowie auf die Verwendung des Verfahrens zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen einem Zahnrad und einer Welle im Antriebsstrang eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs oder auf eine formschlüssige Verbindung in einem Antrieb einer Werkzeugmaschine oder die Verwendung der formschlüssigen Verbindung in einer Haushaltsmaschine oder innerhalb eines Stellantriebs für automobilbezogene Anwendungen.The invention relates to a method for producing a form-fitting connection between a first component and a second component, the second component being applied to the first component by an injection molding, pressing or potting process. Furthermore, the invention relates to the form-fitting connection and the use of the method for producing a form-fitting connection between a gear and a shaft in the drive train of an electrically driven vehicle or to a form-fitting connection in a drive of a machine tool or the use of the form-fitting connection in a household machine or within an actuator for automotive-related applications.

Stand der TechnikState of the art

DE 10 2011 109 815 A1 bezieht sich auf eine Stiftverbindung zwischen Bauelementen. DE 10 2011 109 815 A1 refers to a pin connection between components.

DE 10 2017 214 518 A1 hat ein Verbundgussteil sowie ein Verfahren zum Herstellen des Verbundgussteils zum Gegenstand. Das Verbundgussteil umfasst ein metallisches Strukturelement und eine damit verbundene gegossene Komponente, welche ebenfalls aus einem metallischen Werkstoff besteht. Das Strukturelement weist eine Oberflächenstruktur mit Stegen und Vertiefungen auf. Ein Gusswerkstoff wird auf die Oberfläche des Strukturelements aufgebracht, was in flüssiger Form erfolgt. Der flüssige Gusswerkstoff dringt dann in die Vertiefungen in der Oberflächenstruktur des Strukturelements ein und erstarrt dort. Nach dem Aushärten des Gusswerkstoffs ist die gegossene Komponente mit dem Strukturelement verbunden. DE 10 2017 214 518 A1 relates to a composite casting and a method for producing the composite casting. The composite casting comprises a metallic structural element and a cast component connected to it, which also consists of a metallic material. The structural element has a surface structure with webs and depressions. A cast material is applied to the surface of the structural element, which takes place in liquid form. The liquid casting material then penetrates the depressions in the surface structure of the structural element and solidifies there. After the cast material has hardened, the cast component is connected to the structural element.

Aus dem Wikipedia-Eintrag „Elementdecke“ ist eine Elementdecke bekannt, welche beim Bau von Häusern eingesetzt wird. Die Elementdecke stellt ein Halbfertigteil dar und umfasst eine Stahlbetonplatte, aus der metallische Gitterträger herausragen. Beim Einsatz auf einer Baustelle wird das besagte Halbfertigteil horizontal ausgerichtet, anschließend wird flüssiger Beton auf das Halbfertigteil gegossen, so dass der flüssige Beton insbesondere die Gitterträger umgibt. Nach Aushärten des flüssigen Betons ist so ein Verbundbauteil entstanden, welches die Stahlbetonplatte des Halbfertigteils sowie den aufgebrachten Beton umfasst. Die Gitterträger erhöhen dabei die Festigkeit des derart erhaltenen Verbundbauteils.An element ceiling is known from the Wikipedia entry "Element ceiling", which is used in the construction of houses. The floor slab is a semi-finished part and comprises a reinforced concrete slab from which metal lattice girders protrude. When used on a construction site, the said semi-finished part is aligned horizontally, then liquid concrete is poured onto the semi-finished part so that the liquid concrete surrounds the lattice girders in particular. After the liquid concrete has hardened, a composite component has been created that includes the reinforced concrete slab of the semi-finished part and the applied concrete. The lattice girders increase the strength of the composite component obtained in this way.

DE 10 2009 008 660 A1 offenbart eine Fügeverbindung und ein Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung. Die Fügeverbindung umfasst ein Fügeteil und ein Hohlprofil, die mittels eines Verbindungselements miteinander verbunden sind. Bei dem Verbindungselement handelt es sich beispielsweise um einen Hohlstandsniet. Der Hohlstandsniet ist dabei formschlüssig mit dem Hohlprofil und mit dem Fügeteil verbunden. DE 10 2009 008 660 A1 discloses a joint connection and a method for producing a joint connection. The joint connection comprises a joint part and a hollow profile, which are connected to one another by means of a connecting element. The connecting element is, for example, a hollow rivet. The hollow rivet is positively connected to the hollow profile and to the joining part.

DE 10 2013 020 908 B4 offenbart eine Verbindungsstruktur zwischen einem Metallelement und einem Kunststoffelement. Verbindungsoberflächen des Metallelements sowie des Kunststoffelements weisen dabei Mikro- oder Makrostrukturen auf, die miteinander in einen form- und/oder kraftschlüssigen Eingriff gebracht werden. Dabei umschließen Fasern des Kunststoffelements die Mikro- und/oder Makrostrukturen des Metallelements. DE 10 2013 020 908 B4 discloses a connection structure between a metal element and a plastic element. Connection surfaces of the metal element and of the plastic element have micro- or macrostructures that are brought into positive and / or non-positive engagement with one another. Fibers of the plastic element enclose the micro and / or macrostructures of the metal element.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen einem ersten Bauelement und einem zweiten Bauelement vorgeschlagen, wobei das zweite Bauelement durch einen Spritz-, Press- oder Vergussprozess auf das erste Bauelement aufgebracht wird und die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden:

a) Einbringen von Ausschnitten in einen Verbindungsstreifen,
b) stoff- oder kraftschlüssiges Verbinden des Verbindungsstreifens mit dem ersten Bauelement,
c) Applizieren einer flüssigen oder verformbaren Materialfaser des zweiten Bauelements auf das erste Bauelement,
d) Ausfüllen der Ausschnitte des Verbindungsstreifens mit der flüssigen oder verformbaren Materialphase des zweiten Bauelements und Herstellen der formschlüssigen Verbindung zumindest in X/Y-Richtung nach Übergang der flüssigen oder verformbaren Materialphase des zweiten Bauelements in deren feste Materialphase.

According to the invention, a method for producing a form-fitting connection between a first component and a second component is proposed, the second component being applied to the first component by an injection molding, pressing or potting process and the following process steps being carried out:

a) making cutouts in a connecting strip,
b) material or non-positive connection of the connecting strip to the first component,
c) applying a liquid or deformable material fiber of the second component to the first component,
d) Filling the cutouts of the connecting strip with the liquid or deformable material phase of the second component and establishing the positive connection at least in the X / Y direction after the transition of the liquid or deformable material phase of the second component into its solid material phase.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lassen sich in vorteilhafter Weise kostenaufwändige spanabhebende Prozesse bei der Herstellung von formschlüssigen Verbindungen, beispielsweise zwischen Zahnrädern und Wellen vermeiden.The solution proposed according to the invention advantageously makes it possible to avoid costly machining processes in the production of form-fitting connections, for example between gears and shafts.

In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung werden die Ausschnitte in dem Verbindungsstreifen in Balkenform, in Balkenform mit Winkelversatz, in Querbalkenform, in L-Form, in Kreisform, in Ovalform oder in Kombinationen hieraus ausgeführt.In a further development of the solution proposed according to the invention, the cutouts in the connecting strip are designed in bar form, in bar form with angular offset, in cross bar form, in L-form, in circular form, in oval form or in combinations thereof.

Abhängig von der Anzahl und der Geometrie der Ausschnitte in dem Verbindungsstreifen kann die mechanische Belastung, die die formschlüssige Verbindung trägt, je nach Anwendungsfall eingestellt werden.Depending on the number and the geometry of the cutouts in the connecting strip can the mechanical load carried by the positive connection can be adjusted depending on the application.

In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann die stoff- oder kraftschlüssige Verbindung gemäß Verfahrensschritt b) durch Impulsschweißen, Laserschweißen, Ultraschallschweißen, Kompressionsschweißen oder durch die Ausbildung einer Klebeverbindung hergestellt werden. Des Weiteren kann eine kraftschlüssige Verbindung auch durch ein thermisches Aufschrumpfen der beteiligten Fügepartner durch eine Verpressung mit Übermaß oder auch durch Aufquetschen der beteiligten Fügepartner erreicht werden.In a further development of the solution proposed according to the invention, the material or non-positive connection according to method step b) can be produced by pulse welding, laser welding, ultrasonic welding, compression welding or by forming an adhesive connection. Furthermore, a non-positive connection can also be achieved by thermally shrinking the joining partners involved by pressing with an oversize or by squeezing the joining partners involved.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann die formschlüssige Verbindung in eine zusätzliche dritte Raumrichtung, nämlich in Z-Richtung hergestellt werden, derart, dass ein weiterer Verbindungsstreifen in stoff- oder kraftschlüssiger Weise mit dem Verbindungsstreifen verbunden wird, derart, dass zwischen dessen Ausschnitten und den Ausschnitten des Verbindungsstreifens Überstände erzeugt werden.In a further advantageous embodiment of the solution proposed according to the invention, the form-fitting connection can be established in an additional third spatial direction, namely in the Z direction, in such a way that a further connection strip is connected to the connection strip in a materially or force-fit manner, such that between its cutouts and overhangs are produced in the cutouts of the connecting strip.

Abhängig von der Fläche, in der die Überstände zwischen den Verbindungsstreifen und den weiteren Verbindungsstreifen ausgebildet werden, kann die Belastbarkeit der formschlüssigen Verbindung, insbesondere in Z-Richtung eingestellt werden.Depending on the area in which the protrusions are formed between the connecting strips and the further connecting strips, the load-bearing capacity of the form-fitting connection, in particular in the Z direction, can be adjusted.

In vorteilhafter Weise können beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren die Überstände als einseitige Überstände, als beidseitige Überstände oder auch als beidseitig verlängerte Überstände ausgeführt werden, die bei der Applikation der flüssigen oder verformbaren Materialphasen des zweiten Bauelements von dieser Materialphase umgossen oder umströmt werden und nach Aushärtung derselben eine formschlüssige Verbindung erzeugen, die in alle drei Raumrichtungen, nämlich in X-Richtung, in Y-Richtung und in Z-Richtung belastbar ist.In the method proposed according to the invention, the protrusions can advantageously be designed as protrusions on one side, protrusions on both sides or as protrusions extended on both sides which, when the liquid or deformable material phases of the second component are applied, are encased or flowed around by this material phase and, after hardening, a Create a positive connection that can be loaded in all three spatial directions, namely in the X direction, in the Y direction and in the Z direction.

In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird durch die formschlüssige Verbindung eine thermomechanische Selbsthemmung dargestellt, die eine temperaturunabhängige spielfreie Verbindung zwischen Werkstoffen mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungsverhalten ermöglicht.In a further development of the solution proposed according to the invention, the form-fitting connection represents a thermomechanical self-locking which enables a temperature-independent, play-free connection between materials with different thermal expansion behavior.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus die formschlüssige Verbindung zwischen einer Welle und einem Zahnrad oder zwischen einem Zahnkranz und einem Radkörper hergestellt gemäß dem vorstehenden Verfahren.The invention also relates to the positive connection between a shaft and a gear or between a ring gear and a wheel body produced according to the above method.

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des vorstehenden Verfahrens zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen einem Zahnrad und einer Welle im Antriebsstrang eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs oder innerhalb eines Getriebes eines E-Achsen-Moduls eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.In addition, the invention relates to the use of the above method for producing a positive connection between a gear and a shaft in the drive train of an electrically driven vehicle or within a transmission of an e-axle module of an electrically driven vehicle.

Eine weitere Verwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung liegt in deren Anwendung zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung in einem Antrieb einer Werkzeugmaschine oder eines Handwerkzeugs.Another use of the solution proposed according to the invention lies in its application for producing a form-fitting connection in a drive of a machine tool or a hand tool.

Eine weitere vorteilhafte Verwendung des Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung liegt in einer Haushaltsmaschine, insbesondere in einer Waschmaschine oder einer Spülmaschine oder dergleichen.A further advantageous use of the method according to one of the preceding claims for producing a form-fitting connection is in a household machine, in particular in a washing machine or a dishwasher or the like.

Eine weitere vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung erstreckt sich auf einen Stellantrieb, insbesondere für einen Scheibenwischer oder einen Fensterheber oder eine andere, automobilbezogene Anwendung.Another advantageous use of the method proposed according to the invention for producing a form-fitting connection extends to an actuator, in particular for a windshield wiper or a window lifter or some other automotive-related application.

Schließlich kann die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung in Gestalt des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens eine Verwendung dahingehend finden, dass eine formschlüssige Verbindung zwischen einem verfahrbaren Schlitten und einem diesen antreibenden Linearantrieb hergestellt wird.Finally, the solution proposed according to the invention in the form of the method proposed according to the invention can be used to the effect that a form-fitting connection is established between a movable slide and a linear drive that drives it.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung können die Herstellungskosten bei der Ausbildung einer derartigen Verbindung erheblich reduziert werden. Des Weiteren können insbesondere kostenintensive Arbeitsgänge, wie eine spanende Bearbeitung, eingespart werden; darüber hinaus lassen sich reduzierte Herstellzeiten erreichen. Die Konturen der Verbindungsstreifen können durch kostengünstige Stanzprozesse erzeugt werden, oder es können Halbzeuge, wie zum Beispiel Lochstreifen, Verwendung finden.With the solution proposed according to the invention for producing a form-fitting connection, the production costs for the formation of such a connection can be reduced considerably. Furthermore, in particular, cost-intensive operations, such as machining, can be saved; in addition, reduced manufacturing times can be achieved. The contours of the connecting strips can be produced by inexpensive punching processes, or semi-finished products such as punched strips can be used.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann durch die Erzeugung einer robusten formschlüssigen Verbindung durch stoff- oder kraftschlüssige Anbindung von vorkonfektionierten Verbindungsstreifen auf eines der miteinander zu verbindenden Bauelemente hergestellt werden, bevor dieses mit dem zweiten Bauelement beziehungsweise dessen Material umspritzt oder umgossen wird.The solution proposed according to the invention enables the creation of a robust form-fitting connection by means of material or non-positive connection of pre-assembled connection strips to one of the components to be connected before the latter is overmolded or encapsulated with the second component or its material.

Bei der Anwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lassen sich insbesondere flächige Bauelemente zur Übertragung von Scher-, Zug- oder Druckkräften in beliebiger Kombination fertigen. Des Weiteren können rotatorische Bauteile miteinander verbunden werden, die der Übertragung von Drehmomenten und Querkräften dienen, und die in beliebigen Kombinationen hergestellt werden können. Es lässt sich beispielsweise eine stirnflächige Verbindung erzeugen, wodurch eine Verbindung von einer Welle zu einer anderen Welle ermöglicht wird. Des Weiteren kann eine klassische WellenNaben-Verbindung durch eine mantelflächige Verbindung ermöglicht werden.When using the solution proposed according to the invention, in particular flat components for the transmission of shear, tensile or compressive forces can be manufactured in any combination. In addition, rotary components can be connected to one another, which are used to transmit torques and transverse forces and which can be produced in any combination. For example, an end-face connection can be created, which enables a connection from one shaft to another shaft. Furthermore, a classic shaft-hub connection can be made possible by means of a surface connection.

Durch die Anwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist eine Anpassung der übertragbaren Kraft je Raumrichtung, d. h. in X-Richtung, in Y-Richtung und in Z-Richtung durch die jeweilige konstruktive Auslegung einfach möglich. Die übertragbare Kraft ist zum Beispiel bei den bekannten Stiftverbindungen in zwei Raumrichtungen gleich groß und in der dritten Raumrichtung, d. h. in Z-Richtung äußerst stark limitiert.By using the solution proposed according to the invention, it is possible to adapt the transferable force for each spatial direction, ie. H. in the X-direction, in the Y-direction and in the Z-direction due to the respective structural design. With the known pin connections, for example, the transferable force is the same in two spatial directions and in the third spatial direction, i.e. H. extremely limited in the Z direction.

Durch die Anwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist eine Haftung zwischen den miteinander zu verbindenden Bauelementen nicht erforderlich.By using the solution proposed according to the invention, there is no need for adhesion between the components to be connected to one another.

Des Weiteren kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ein erheblicher Freiheitsgrad hinsichtlich der Werkstoffauswahl beziehungsweise einer Kombination unterschiedlicher, auch ein unterschiedliches Wärmeausdehnungsverhalten aufweisender Werkstoffe erfolgen. Es lassen sich erhebliche Vorteile bei der Funktionsdarstellung erzielen, insbesondere können günstige Werkstoffe im Rahmen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen formschlüssigen Verbindung eingesetzt werden.Furthermore, the solution proposed according to the invention allows a considerable degree of freedom with regard to the choice of material or a combination of different materials that also have different thermal expansion behavior. Significant advantages can be achieved in the representation of the function; in particular, inexpensive materials can be used in the context of the form-fitting connection proposed according to the invention.

Bei Anwendungen, beispielsweise im Antriebsstrang elektrisch angetriebener Fahrzeuge oder in Getrieben von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen im Rahmen eines E-Achsen-Moduls können durch die Anwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung spielfreie Verbindungen zwischen Bauelementen aus verschiedenen Werkstoffen mit stark unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten über einen sehr großen Temperaturbereich hergestellt werden. Insbesondere kann in vorteilhafter Weise durch die Größe, die Form, die Anzahl und die Anordnung der Ausschnitte entweder in den Verbindungsstreifen zur Erzeugung einer X-Y-Belastungsebene im Rahmen der formschlüssigen Verbindung deren Belastbarkeit eingestellt werden, des Weiteren besteht die Möglichkeit, durch die Größe, Form, Anzahl und Anordnung der Ausschnitte in dem Verbindungsstreifen und einem weiteren Verbindungsstreifen eine in alle drei Raumrichtungen belastbare stoffschlüssige Verbindung herzustellen. Des Weiteren kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eine thermomechanische Selbsthemmung dargestellt werden, was eine temperaturunabhängig spielfreie Verbindung zwischen Werkstoffen mit stark unterschiedlichem Wärmeausdehnungsverhalten ermöglicht, so zum Beispiel eine Verbindung zwischen metallischen Werkstoffen und einem Kunststoffmaterial.In applications, for example in the drivetrain of electrically powered vehicles or in transmissions of electrically powered vehicles in the context of an e-axle module, backlash-free connections between components made of different materials with widely different coefficients of thermal expansion can be established over a very large temperature range by using the solution proposed according to the invention . In particular, the size, shape, number and arrangement of the cutouts in the connecting strips to generate an XY loading plane in the context of the form-fitting connection can advantageously set their load-bearing capacity , Number and arrangement of the cutouts in the connecting strip and a further connecting strip to establish a material connection that can be loaded in all three spatial directions. Furthermore, a thermomechanical self-locking can be represented by the solution proposed according to the invention, which enables a temperature-independent backlash-free connection between materials with widely different thermal expansion behavior, for example a connection between metallic materials and a plastic material.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.

Es zeigen:

1 eine formschlüssige Verbindung zwischen einem ersten quaderförmigen Bauelement und einem zweiten quaderförmigen Bauelement,
2 einen Schnittverlauf gemäß Schnitt II-II in 1 durch eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße formschlüssige Verbindung,
3 eine Draufsicht auf einen Verbindungsstreifen mit Ausschnitten unterschiedlicher Konfiguration,
4 die Darstellung von einseitigen, beidseitigen und verlängerten beidseitigen Überständen,
5 ein Applikationsbeispiel der erfindungsgemäß vorgeschlagenen formschlüssigen Verbindung zwischen einem Radkörper und einer Welle und
6 ein weiteres Applikationsbeispiel zwischen einem Zahnkranz und einem Radkörper.

Show it:

1 a positive connection between a first cuboid component and a second cuboid component,
2 a section according to section II-II in 1 by a form-fitting connection according to the invention, shown schematically,
3 a plan view of a connecting strip with cutouts of different configurations,
4th the representation of unilateral, bilateral and extended bilateral overhangs,
5 an application example of the positive connection proposed according to the invention between a wheel body and a shaft and
6th Another application example between a ring gear and a wheel body.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, a repeated description of these elements in individual cases being dispensed with. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.

1 zeigt ein erstes Bauelement 10, welches hier in schematischer Weise quaderförmig dargestellt ist. Auf einer Oberfläche 12 des ersten Bauelements 10 befindet sich ein Verbindungsstreifen 14. Auf diesen ist ein zweites, ebenfalls quaderförmig ausgebildetes Bauelement 16 aufgebracht. Der Verbindungsstreifen 14 zwischen dem ersten Bauelement 10 und dem zweiten Bauelement 16 bildet eine formschlüssige Verbindung 18. In 1 ist ein Schnittverlauf II-II dargestellt, wie er in 2 im Schnitt durch die Anordnung gemäß 1 dargestellt ist. 1 shows a first component 10 , which is shown here in a schematic manner cuboid. On one surface 12th of the first component 10 there is a connecting strip 14th . On top of these is a second, also cuboid-shaped component 16 upset. The connecting strip 14th between the first component 10 and the second component 16 forms a form-fitting connection 18th . In 1 a section II-II is shown, as shown in 2 in section through the arrangement according to 1 is shown.

Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor, dass durch die formschlüssige Verbindung 18 das erste Bauelement 10 und das zweite Bauelement 16 miteinander verbunden sind. Auf der Oberfläche 12 des ersten Bauelements 10 befindet sich der Verbindungsstreifen 14, in den Ausschnitte 24 eingebracht sind. Die Ausschnitte 24 können beispielsweise gestanzt oder auch gebohrt sein. Der Verbindungsstreifen 14 ist mittels einer stoffschlüssigen oder kraftschlüssigen Verbindung 22 auf der Oberfläche 12 des ersten Bauelements 10 befestigt. Für die Ausbildung dieser stoff- oder kraftschlüssigen Verbindung 22 kommen je nach Werkstoffpaarung unterschiedliche Verbindungsverfahren zum Einsatz, so zum Beispiel das Impulsschweißen, das Laserschweißen, das Ultraschallschweißen oder beispielsweise das Kompressionsschweißverfahren. Es besteht auch die Möglichkeit, die stoff- oder kraftschlüssige Verbindung 22 durch eine Klebeverbindung herzustellen.From the representation according to 2 shows that through the form-fitting connection 18th the first component 10 and the second component 16 are connected to each other. On the surface 12th of the first component 10 is the connecting strip 14th , in the clippings 24 are introduced. The clippings 24 can for example be punched or drilled. The connecting strip 14th is by means of an integral or non-positive connection 22nd on the surface 12th of the first component 10 attached. For the formation of this material or force-locking connection 22nd Depending on the material pairing, different joining processes are used, for example pulse welding, laser welding, ultrasonic welding or, for example, the compression welding process. There is also the option of a material or non-positive connection 22nd by means of an adhesive bond.

Unterhalb der 2 ist ein Koordinatensystem 26 dargestellt. Das Koordinatensystem 26 umfasst eine X-Richtung 28 und eine Y-Richtung 30, die miteinander eine X-Y-Ebene aufspannen. Senkrecht zur X-Richtung 28 und zur Y-Richtung 30 verläuft die Z-Richtung 32.Below the 2 is a coordinate system 26th shown. The coordinate system 26th includes an X direction 28 and a Y direction 30th that span an XY plane together. Perpendicular to the X direction 28 and to the Y direction 30th runs in the Z direction 32 .

Der Schnittdarstellung gemäß 2 ist entnehmbar, dass bei der Applikation einer flüssigen oder verformbaren Materialphase 38 des Materials des zweiten Bauelements 16 dieses in die gestanzt oder gelocht dargestellten Ausschnitte 24 des Verbindungsstreifens 14 verfließt. Nach dem Übergang der flüssigen oder verformbaren Materialphase 38 des Materials des zweiten Bauelements 16 in dessen feste Materialphase 40 greift das verfestigte Material des zweiten Bauelements 16 in die Ausschnitte 24 des Verbindungsstreifens 14 ein und bildet damit die in der X-Y-Ebene, gekennzeichnet durch die X-Richtung 28 und die Y-Richtung 30, die erfindungsgemäß vorgeschlagene formschlüssige Verbindung 18 aus.According to the sectional view 2 it can be seen that a liquid or deformable material phase is applied 38 of the material of the second component 16 this in the punched or punched cutouts shown 24 of the connecting strip 14th dissolves. After the transition of the liquid or deformable material phase 38 of the material of the second component 16 in its solid material phase 40 grips the solidified material of the second component 16 in the clippings 24 of the connecting strip 14th and thus forms the one in the XY plane, marked by the X direction 28 and the Y direction 30th , the positive connection proposed according to the invention 18th the end.

Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor, dass auf eine Oberseite 36 des Verbindungsstreifens 14 ein weiterer Verbindungsstreifen 34 aufgebracht ist. Der weitere Verbindungsstreifen 34 umfasst analog zum Verbindungsstreifen 14 ebenfalls Ausschnitte 24. Durch die Applikation des weiteren Verbindungsstreifens 34 auf den zuvor bereits aufgebrachten Verbindungsstreifen 14 kann eine Kraftübertragung oder eine Verankerung dargestellt werden, die in Z-Richtung 32 des Koordinatensystems 26 wirksam ist. Der weitere Verbindungsstreifen 34 ist ebenfalls im Rahmen einer stoff- oder kraftschlüssigen Verbindung 22 mit der Oberseite 36 des Verbindungsstreifens 14 verbunden. Die Ausschnitte 24 des weiteren Verbindungsstreifens 34 werden so ausgeführt und so zu den Ausschnitten 24 des Verbindungsstreifens 14 positioniert, dass Überstände 42 entstehen. Durch die Fläche der Überstände 42 in Summe wird die mechanische Belastbarkeit der formschlüssigen Verbindung 18 insbesondere in Z-Richtung 32 eingestellt.From the representation according to 2 shows that on a top 36 of the connecting strip 14th another connecting strip 34 is upset. The other connecting strip 34 includes analogous to the connecting strip 14th also excerpts 24 . By applying the other connecting strip 34 on the connecting strip that has already been applied 14th a power transmission or an anchoring can be represented in the Z-direction 32 of the coordinate system 26th is effective. The other connecting strip 34 is also part of a material or force-locking connection 22nd with the top 36 of the connecting strip 14th tied together. The clippings 24 of the further connecting strip 34 are executed like this and like this to the cutouts 24 of the connecting strip 14th positioned that overhang 42 develop. By the area of the overhang 42 in total, the mechanical load capacity of the form-fitting connection 18th especially in the Z direction 32 set.

Wird nun das Material des zweiten Bauelements 16 in flüssiger oder verformbarer Materialphase 38 auf die Baugruppe gemäß der Schnittdarstellung in 2 appliziert, füllt die flüssige oder verformbare Materialphase 38 während der Applikation die Bereiche der Ausschnitte 24 des Verbindungsstreifens 14 sowie die Ausschnitte 24 des weiteren Verbindungsstreifens 34 aus.Now becomes the material of the second component 16 in liquid or deformable material phase 38 onto the assembly according to the sectional view in 2 Applied, fills the liquid or deformable material phase 38 the areas of the cut-outs during the application 24 of the connecting strip 14th as well as the cutouts 24 of the further connecting strip 34 the end.

Aus der Darstellung gemäß 3 geht eine Draufsicht auf den Verbindungsstreifen 14 hervor. Aus der Darstellung gemäß 3 geht hervor, dass die Ausschnitte 24 im Verbindungsstreifen 14 beziehungsweise im weiteren Verbindungsstreifen 34 beispielsweise eine Balkenform 44 aufweisen können. From the representation according to 3 is a top view of the connecting strip 14th emerged. From the representation according to 3 shows that the clippings 24 in the connecting strip 14th or in the further connecting strip 34 for example a bar shape 44 can have.

Anstelle eines durchgehenden Balkens 44 können auch zwei Balkenabschnitte dargestellt sein; aus 3 geht hervor, dass ein Balken in Balkenform 44 in einem Winkelversatz 46 von beispielsweise 30°, 45° oder auch 60° im Material des Verbindungsstreifens 14 beziehungsweise des weiteren Verbindungsstreifens 34 ausgeführt sein kann. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, einander gegenüberliegende Balkenabschnitte in Balkenform 44 auszubilden oder die Ausschnitte 24 im Material des Verbindungsstreifens 14 oder im Material des weiteren Verbindungsstreifens 34 auch in L-Form 50 auszubilden. Eine Querbalkenform 48 der Ausschnitte 24 ist ebenfalls der Darstellung gemäß 3 zu entnehmen, ebenso wie Ausschnitte 24, die in Kreisform 52 oder in Ovalform 54, ebenfalls nebeneinanderliegend im Material des Verbindungsstreifens 14 beziehungsweise im Material des weiteren Verbindungsstreifens 34, ausgebildet sind.Instead of a continuous bar 44 two bar sections can also be shown; the end 3 shows that a bar is in the form of a bar 44 at an angular offset 46 of, for example, 30 °, 45 ° or even 60 ° in the material of the connecting strip 14th or the further connecting strip 34 can be executed. Furthermore, there is the possibility of opposing beam sections in the form of a beam 44 train or cut the cutouts 24 in the material of the connecting strip 14th or in the material of the further connecting strip 34 also in L-shape 50 to train. A crossbar shape 48 of the cutouts 24 is also according to the illustration 3 to be taken, as well as excerpts 24 that are in circular shape 52 or in oval shape 54 , also side by side in the material of the connecting strip 14th or in the material of the further connecting strip 34 , are trained.

Hinsichtlich der Geometrie des Verbindungsstreifens 14 beziehungsweise des weiteren Verbindungsstreifens 34 sind deren lange Seiten mit Bezugszeichen 56 bezeichnet, während deren kurze Seiten durch Bezugszeichen 58 bezeichnet sind.Regarding the geometry of the connecting strip 14th or the further connecting strip 34 are their long sides with reference symbols 56 denoted, while their short sides by reference numerals 58 are designated.

Der Darstellung gemäß 4 lässt sich in schematischer Weise die Ausbildung der Überstände 42 entnehmen. Aus der Darstellung gemäß 4 geht hervor, dass die Überstände 42 beispielsweise als einseitiger Überstand 60 ausgebildet sein können. Dies bedeutet, dass das Material der weiteren Verbindungsstreifens 34 einen Ausschnitt 24 im Verbindungsstreifen 14 überdeckt. In Bezug auf einen beidseitigen Überstand 62 ist festzuhalten, dass in diesem Falle ein Materialsteg des Verbindungsstreifens 14 an beiden Seiten durch das Material des weiteren Verbindungsstreifens 34 überdeckt ist. Der beidseitige Überstand 62 kann des Weiteren als ein beidseitiger verlängerter Überstand 64 ausgeführt werden, wobei in diesem Fall das Material des weiteren Verbindungsstreifens 34 die Ausschnitte 24 des Materials des Verbindungsstreifens 14 in einem größeren Maße überdeckt. Abhängig von der Ausbildung der Überstände 42, entweder als einseitiger Überstand 60, als beidseitiger Überstand 62 oder als beidseitiger verlängerter Überstand 64, kann durch die Fläche in Summe die Belastbarkeit der formschlüssigen Verbindung 18 in Z-Richtung 32 eingestellt werden.According to the representation 4th the formation of the supernatants can be seen in a schematic manner 42 remove. From the representation according to 4th shows that the supernatants 42 for example as a one-sided overhang 60 can be formed. This means that the material of the further connecting strip 34 a cutout 24 in the connecting strip 14th covered. With regard to a double-sided overhang 62 it should be noted that in this case a material web of the connecting strip 14th on both sides through the material of the further connecting strip 34 is covered. The overhang on both sides 62 can also be used as a extended overhang on both sides 64 are carried out, in which case the material of the further connecting strip 34 the clippings 24 the material of the connecting strip 14th covered to a greater extent. Depending on the formation of the protrusions 42 , either as a one-sided protrusion 60 , as a double-sided overhang 62 or as an extended protrusion on both sides 64 , the total load capacity of the form-fitting connection can be achieved through the area 18th in the Z direction 32 can be set.

Der Darstellung gemäß 5 ist ein Applikationsbeispiel der erfindungsgemäß vorgeschlagenen formschlüssigen Verbindung 18 zu entnehmen, bei dem auf eine Welle 66 beziehungsweise deren Wellenzapfen 68 ein Verbindungsstreifen 14 aufgebracht ist. Der Verbindungsstreifen 14 ist zylinderförmig ausgebildet und weist entlang seines Umfangs regelmäßig voneinander beabstandete Ausschnitte 24 in Querbalkenform 48 aus. Auf diese wird das Zahnrad 70 aufgeschoben.According to the representation 5 is an application example of the form-fitting connection proposed according to the invention 18th can be seen in which on a shaft 66 or their shaft journals 68 a connecting strip 14th is upset. The connecting strip 14th is cylindrical and has regularly spaced cutouts along its circumference 24 in the form of a crossbar 48 the end. On this is the gear 70 postponed.

6 zeigt einen Zahnkranz 74, der an seinem Außenumfang mit einer Schrägverzahnung 72 analog zur Schrägverzahnung 72 des Zahnrads 70 gemäß 5 ausgebildet ist und an seinem Innenumfang mit einem ebenfalls in Zylinderform ausgebildeten Verbindungsstreifen 14 versehen ist. Auch der Verbindungsstreifen 14, der sich am Innenumfang des Zahnkranzes 74 befindet, ist mit einer Anzahl regelmäßig voneinander beabstandeter Ausschnitte 24 in Querbalkenform 48 versehen. 6th shows a ring gear 74 , which has a helical toothing on its outer circumference 72 analogous to helical gearing 72 of the gear 70 according to 5 is formed and on its inner circumference with a connecting strip also formed in a cylinder shape 14th is provided. Also the connecting strip 14th , which is located on the inner circumference of the ring gear 74 is with a number of regularly spaced cutouts 24 in the form of a crossbar 48 Mistake.

Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann je nach Anwendungsfall sowohl eine formschlüssige Verbindung 18 dargestellt werden, die in der X-Y-Ebene belastbar ist, wie auch eine formschlüssige Verbindung 18, die in alle drei Raumrichtungen, d. h. in X-Richtung 28, in Y-Richtung 30 sowie in Z-Richtung 32 belastbar ist. Nach dem Eindringen der Ausschnitte 24 in den Verbindungsstreifen 14 oder den weiteren Verbindungsstreifen 34 erfolgt ein stoff- oder kraftschlüssiges Verbinden 22 des Verbindungsstreifens 14 oder des weiteren Verbindungsstreifen 34 mit dem ersten Bauelement 10 beziehungsweise mit der Oberseite 36 des Verbindungsstreifens 14. Danach erfolgt die Applikation einer flüssigen oder einer verformbaren Materialphase 38 des zweiten Bauelements 16 auf das erste Bauelement 10, wodurch die Ausschnitte 24, die sich entweder im Verbindungsstreifen 14 oder in beiden Verbindungsstreifen, einander überlappend, d. h. im Verbindungsstreifen 14 und im weiteren Verbindungsstreifen 34 befinden, von der flüssigen oder verformbaren Materialphase 38 des zweiten Bauelements 16 umgossen werden. Dadurch erfolgt die Herstellung der formschlüssigen Verbindung 18 in X-Y-Richtung nach Übergang der flüssigen oder verformbaren Materialphase 38 des zweiten Bauelements 16 in dessen feste Materialphase 40. Bei der Ausbildung einer in X-Y-Richtung belastbaren, erfindungsgemäßen formschlüssigen Verbindung 18 ist lediglich der Verbindungsstreifen 14 erforderlich; ist hingegen eine formschlüssige Verbindung 18 vonnöten, die in alle drei Raumrichtungen, d. h. in X-Richtung 28, in Y-Richtung 30 sowie in Z-Richtung 32 wirksam sein soll, so wird auf den Verbindungsstreifen 14 ein weiterer Verbindungsstreifen 34, ebenfalls mit Ausschnitten 24 versehen, versetzt aufgebracht, wie in 2 dargestellt.In the case of the method proposed according to the invention, both a form-fitting connection can be used, depending on the application 18th are shown, which can be loaded in the XY plane, as well as a form-fitting connection 18th in all three spatial directions, ie in the X direction 28 , in the Y direction 30th as well as in the Z-direction 32 is resilient. After penetrating the cutouts 24 in the connecting strip 14th or the other connecting strip 34 there is a material or force-locking connection 22nd of the connecting strip 14th or further connecting strips 34 with the first component 10 or with the top 36 of the connecting strip 14th . A liquid or a deformable material phase is then applied 38 of the second component 16 on the first component 10 , making the cutouts 24 that are either in the connecting strip 14th or in both connecting strips, overlapping one another, ie in the connecting strip 14th and in the further connecting strip 34 from the liquid or deformable material phase 38 of the second component 16 to be poured over. This creates the positive connection 18th in the XY direction after the transition of the liquid or deformable material phase 38 of the second component 16 in its solid material phase 40 . When forming a positive connection according to the invention that can be loaded in the XY direction 18th is just the connecting strip 14th necessary; however, is a form-fitting connection 18th necessary in all three spatial directions, ie in the X direction 28 , in the Y direction 30th as well as in the Z-direction 32 should be effective, so will be on the connecting strip 14th another connecting strip 34 , also with cutouts 24 provided, applied offset, as in 2 shown.

Die Verwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung liegen in einer Verbindung zwischen einem Zahnradkörper mit einer Welle 66 beziehungsweise zwischen einem Zahnkranz 74 und einem Radkörper. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene formschlüssige Verbindung 18 kann im Antriebsstrang eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs beziehungsweise in einem Getriebe eines E-Achsen-Moduls bei elektrischen Fahrzeugen im Automobilbereich Anwendung finden.The possible uses of the solution proposed according to the invention lie in a connection between a gear wheel body with a shaft 66 or between a ring gear 74 and a wheel body. The positive connection proposed according to the invention 18th can be used in the drive train of an electrically powered vehicle or in a transmission of an e-axle module in electric vehicles in the automotive sector.

Des Weiteren liegt eine Verwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen formschlüssigen Verbindung 18 bei Werkzeugmaschinen, insbesondere beim Antrieb von Bohrmaschinen oder anderen Handwerkzeugen (Power Tools). Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird durch Haushaltsmaschinen dargestellt, beispielsweise Antriebe von Waschmaschinen oder Spülmaschinen oder dergleichen. Des Weiteren kann die erfindungsgemäß vorgeschlagene formschlüssige Verbindung 18 in jeglichen Stellantrieben, wie beispielsweise Scheibenwischern, Fensterhebern und ähnlichen Anwendungen in Automobilen zum Einsatz kommen. Schließlich besteht eine Verwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung 18 zwischen einem Schlitten und einem diesen antreibenden Linearantrieb.Furthermore, there is a use of the form-fitting connection proposed according to the invention 18th in machine tools, especially when driving drills or other hand tools (power tools). A further possible application of the solution proposed according to the invention is represented by household machines, for example drives of washing machines or dishwashers or the like. Furthermore, the form-fitting connection proposed according to the invention can 18th can be used in any type of actuator, such as windshield wipers, window regulators and similar applications in automobiles. Finally, there is a possibility of using the solution proposed according to the invention for producing a form-fitting connection 18th between a slide and a linear drive that drives it.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, a large number of modifications are possible within the range specified by the claims, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102011109815 A1 [0002]
DE 102017214518 A1 [0003]
DE 102009008660 A1 [0005]
DE 102013020908 B4 [0006]

Claims

Method for producing a form-fitting connection (18) between a first component (10) and a second component (16), the second component (16) being applied to the first component (10) by an injection molding, pressing or potting process, with the following process steps: a) making cutouts (24) in a connecting strip (14, 34), b) material or non-positive connection (22) of the connecting strip (14, 34) to the first component (10), c) applying a liquid or deformable material phase (38) of the second component (16) to the first component (10), d) Filling the cutouts (24) of the connecting strip (14, 34) with the liquid or deformable material phase (38) of the second component (16) and production of the positive connection (18) in the X / Y direction after the transition of the liquid or deformable Material phase (38) of the second component (16) in its solid material phase (40).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the cutouts (24) in the connecting strips (14, 34) in bar form (44), in bar form (44) with angular offset (46), in cross bar form (48), in L-shape (50), in Circular shape (52), oval shape (54) or in combinations thereof.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the material or non-positive connection (22) according to method step b) is produced by pulse welding, laser welding, ultrasonic welding, compression welding or by an adhesive connection.

Procedure according to Claims 1 until 3 , characterized in that the positive connection (18) is produced in an additional third spatial direction, in the Z direction (32), in such a way that a further connecting strip (34) is connected to the connecting strip (14) in a material or force-locking manner that between the cutouts (24) and the cutouts (24) of the connecting strip (14) projections (42) are produced.

Procedure according to Claims 1 until 4th , characterized in that the load-bearing capacity of the interlocking connection (18) in the Z direction (32) is set by the area of the protrusions (42) between the connecting strip (14) and the further connecting strip (34).

Procedure according to Claims 1 until 5 , characterized in that the protrusions (42) are designed as one-sided protrusions (60), as bilateral protrusions (62) or as protrusions (64) extended on both sides in the liquid or deformable material phase (38) of the second component (16).

Procedure according to Claims 1 until 6th , characterized in that a thermomechanical self-locking is represented by the form-fitting connection (18), which enables a temperature-independent, play-free connection between materials with widely different thermal expansion behavior.

Positive connection (18) between a shaft (66) and a gear (70) or a ring gear (74) and a wheel body, produced by a method according to one of the Claims 1 until 7th .

Use of the method according to one of the Claims 1 until 7th for producing a positive connection (18) between a gear wheel (70) and a shaft (66) in the drive train of an electrically powered vehicle or a transmission of an e-axle module of an electrically powered vehicle.

Use of the method according to one of the Claims 1 until 7th for producing a form-fitting connection (18) in a drive of a machine tool or a hand tool.

Use of the method according to one of the Claims 1 until 7th for producing a form-fitting connection (18) in a household machine, in particular a washing machine or a dishwasher.

Use of the method according to one of the Claims 1 until 7th for producing a form-fitting connection (18) in an actuator for a windshield wiper or a window regulator or another automotive application.

Use of the method according to one of the Claims 1 until 7th for producing a form-fitting connection (18) between a movable slide and a linear drive.