DE4029930A1

DE4029930A1 - Anordnung mit einer trennwand und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE4029930A1
Application number: DE4029930A
Authority: DE
Inventors: Eltun Dipl Ing Basdogan
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1990-09-21
Filing date: 1990-09-21
Publication date: 1992-03-26
Anticipated expiration: 2010-09-22
Also published as: DE4029930C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Trennwand oder einem Deckel als dichtender Abschluß zwischen zwei voneinander zu trennenden Räumen mit gemeinsamer Außenwan dung, beispielsweise einem Rohrkörper, die bei ihrer Her stellung einem wärmebehafteten Prozeß unterworfen ist, beispielsweise durch Reibschweißung aus Einzelabschnitten zusammengefügt ist, sowie eine Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung.

Räume mit einer gemeinsamen Außenwandung, beispielsweise Rohrabschnitte, werden durch Deckel, die rotationssymme trisch insbesondere kreisscheibenförmig oder kugelbodenar tig oder auch je nach Querschnitt der Außenwandung asymme trisch sein können, aus verschiedenen Gründen voneinander getrennt. Die Deckel können nach dem Einbau einzeln oder kombiniert Anschlag- , Stütz- und Dichtfunktionen über nehmen. Je nach Belastungsart, -größe und -richtung kann den Deckeln durch besondere Formgebung eine erhöhte Stei figkeit gegeben werden, beispielsweise durch Sicken, Rip pen oder dergleichen. Es sind bisher besondere Maßnahmen erforderlich, um die Deckel sicher in der Außenwandung zum dichtenden Trennen der Räume festzulegen. Üblicherweise ist dies ein besonderer Schweiß- oder Lötvorgang, da ein rein form- oder reibschlüssiges Fixieren alleine in der Regel nicht ausreicht.

Die Außenwandung der voneinander zu trennenden Räume soll bei der Weiterverarbeitung einem wärmebehafteten Prozeß unterworfen werden, beispielsweise kann es sein, daß die die Außenwandung bildenden Teile aus Einzelabschnitten durch Reibschweißen, Magnetarcschweißen oder Widerstands preßschweißen miteinander verbunden werden oder daß die beispielsweise eine Welle bildende Außenwandung einem Wärmebehandlungsprozeß zur Verbesserung der Materialeigen schaften, insbesondere Härten, Glühen oder Anlassen unter zogen werden soll.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der der Deckel auf vereinfachte Weise dichtend in seiner Einbaula ge fixiert ist.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die Trennwand aus einem niedrigschmelzenden Material besteht, dessen Schmelzpunkt niedriger liegt als die durch den wärmebehaf teten Prozeß an der Peripherie der Trennwand in der Aus wandung erzeugte Temperatur und daß die Trennwand haftend mit der Außenwandung verbunden ist. Die hierfür vorge sehene Trennwand kann beispielsweise aus thermoplastischem Werkstoff oder aus einem niedrigschmelzendem Metall be stehen.

Eine weitere, nur unwesentlich davon abweichende Lösung besteht darin, daß der Trennwand zumindest an ihrer Peri pherie ein Zusatzelement aus einem Material zugeordnet ist, dessen Schmelzpunkt niedriger liegt als die durch den wärmebehafteten Prozeß an der Peripherie der Trennwand in der Außenwandung erzeugte Temperatur und daß das Material des Zusatzelementes erschmolzen und erhärtet mit der Trennwand und der Außenwandung verbunden ist. Das Zusatz element kann hierbei ein Ringkörper sein, der zwischen der Innenoberfläche der Außenwandung und dem Außenumfang der Trennwand oder in einen von beiden gebildeten einseitig offenen Ringspalt eingesetzt ist; eine andere Ausführung ist dadurch gegeben, daß die Trennwand mit einer Beschich tung aus dem entsprechenden Material versehen ist, die das Zusatzelement bildet. Als Material sind wiederum thermo plastischer Kunststoff und niedrigschmelzende Metalle - in diesem Fall für das Zusatzelement - geeignet, während das Material der Trennwand selber hiernach gleich mit dem der Außenwandung sein kann.

Eine dritte Lösung besteht darin, daß der Trennwand zumin dest an ihrer Peripherie ein wärmeaushärtender Kleber zugeordnet ist, dessen Aushärtetemperatur niedriger liegt als die durch den wärmebehafteten Prozeß an der Peripherie der Trennwand in der Außenwandung erzeugte Temperatur und daß die Trennwand mittels des ausgehärteten Klebers mit der Außenwandung verbunden ist. Auch eine derartige An ordnung kann unter Einsparung eines gesonderten Ver fahrensschrittes hergestellt werden, d. h. für das Aushär ten der Klebeverbindung muß hiernach kein gesonderter Arbeitsgang in Form einer Wärmezufuhr bzw. Temperaturer höhung durchgeführt werden, sondern es durch eine ent sprechende Montagefolge bzw. Festsetzung des Zeitpunktes der Wärmebehandlung die Gesamtanordnung in zeit- und kostensparender Weise erstellt werden.

Es wird hierdurch jeweils eine Anordnung geschaffen, bei der die Trennwand in einem ersten Verfahrensschritt als Einzelteil hergestellt und dann kraft- und/oder form schlüssig im Innenquerschnitt der Außenwandung eingesetzt werden kann. Während des nachfolgenden wärmebehafteten Verfahrensschrittes schmilzt das Material der Trennwand an bzw. schmilzt das Material des der Trennwand zugeordneten Zusatzelementes und bildet eine abdichtende Verbindung zwischen der Trennwand und der Innenoberfläche der Außen wandung. Nach Beendigung des wärmebehafteten Prozesses erstarrt das Material wieder und die Trennwand ist dich tend fixiert. Entsprechendes vollzieht sich bei der Ver wendung eines wärmeaushärtenden Klebers sinngemäß.

Bevorzugt ist für die Trennwand eine napfförmige Ausbil dung vorgesehen, die eine zentrale ebene Oberfläche mit einer am Umfang sich axial erstreckenden Peripherie auf weist.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher be schrieben.

Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt eines napfförmig ausgebildeten Deckels in einer ersten Ausführung mit einer ein seitig aufgetragenen Materialschicht eines nie drigschmelzenden Dichtmaterials als Einzelteil;

Fig. 2 einen Axialschnitt eines Deckels in einer zweiten Ausführung mit einem zugeordneten Materialring in Einbaulage als Trennwand zwischen zwei voneinander getrennten, rohrförmigen Räumen;

Fig. 3 ein Anwendungsbeispiel für den Einbau eines Deckels nach den Fig. 1 und 2 mit Dichtfunktion.

Die in der Fig. 1 dargestellte Trennwand, besteht aus einem napfförmig geprägten Deckel 3, auf dessen zentri scher Oberfläche 8 eine Dichtmaterialschicht 6 aufgebracht ist. Der Deckel 3 ist als Rotationskörper ausgebildet und weist radial außen eine sich axial erstreckende Peripherie 7 auf. Am Übergang zwischen der zentrischen Oberfläche 8 und der radial außenliegenden Peripherie 7 ist ein Über gangskonus vorgesehen. Ein Deckel dieser Art ist für eine Verfahrensführung geeignet, bei dem ein auf sein Einsetzen folgender wärmebehafteter Weiterverarbeitungsprozeß mit einer Zentrifugalkräfte erzeugenden Rotation verknüpft ist.

In der Fig. 2 ist ein erster abzudichtender Raum 1 und ein zweiter abzudichtender Raum 2 dargestellt, die jeweils von Rohrkörpern 11, 12 gebildet werden, die über eine Verbindungsstelle 4 miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt sind. Der erste abzudichtende Raum 1 weist einen Absatz 10 auf, gegen den der Deckel 3 eingesetzt ist. In der unteren Hälfte ist ein Dichtmaterialring 5 dargestellt, wie er vor dem Erschmelzen dem Deckel 3 zuge ordnet ist. Die Rohrkörper 11, 12 haben hierbei noch axialen Abstand voneinander. In der oberen Hälfte ist der Dichtmaterialring 5 nach Abschluß des sich anschließenden wärmebehafteten Weiterverarbeitungsprozesses dargestellt.

Bei diesem Weiterverarbeitungsprozeß ist der Dichtmate rialring 5 geschmolzen, das Dichtmaterial im schmelz flüssigen Zustand in eine Dichtzone 9 geflossen und nach Abschluß des wärmeabgebenden Weiterverarbeitungsprozesses erstarrt. Nach der Erstarrung stellt das Dichtmaterial eine dichte und festhaftende Verbindung zwischen der Innenoberfläche 22 des ersten abzudichtenden Raumes 1 und dem Deckel dar.

In der Fig. 3 ist ein Anwendungsbeispiel der Erfindung anhand eines Kleinwinkelgelenkes 23 dargestellt, wie es zum Ausgleich kleinerer Auslenkungen im Verlauf eines Abtriebsstranges mit einer Kardanwelle üblich ist. Der erste abgedichtete Raum 1 ist als ein mit einem Schmier mittel zumindest teilweise gefüllter Raum ausgebildet, der den Innraum eines Kleinwinkelgelenks 23 bildet, in dem eine antriebsseitige Welle 24 mündet.

Das in diesem Ausführungsbeispiel dargestellte Kleinwin kelgelenk 23 besteht im wesentlichen aus einem Gelenk innenteil 13, in dem innere Kugelbahnen 14 ausgebildet sind und einem Gelenkaußenteil 18, in dem die äußeren Kugelbahnen 16 ausgebildet sind. In den Kugelbahnen 14, 16 laufen Kugeln 15. Das Gelenkaußenteil 18 ist durch einen Blechkörper 17 gehalten, der mit axialen Anschlägen 19, 20 versehen ist. Die Kugeln 15 können in den Kugelbahnen 14 und 16 abrollen, wenn die durch eine Keilverzahnung mit dem Gelenkinnenteil 13 verbundene Welle 12 in einem vorbe stimmten Maß gegenüber dem Gelenkaußenteil 18 axial ver schoben wird.

Der erste Raum 1 ist durch einen von dem durch eine Kardan welle 25 gebildeten zweiten Raum 2 getrennt, die über eine Reibschweißung 4 mit dem den ersten Raum 1 bildenden Rohr körper 17 verbunden ist. Auf der dem Deckel abgewandten Seite ist der den Innenraum des Gelenks darstellende erste Raum 1 durch einen Rollbalg 26 abgedichtet.

Bei einem derartigen Bauteil, nämlich dem Rohrkörper 17, das über eine wärmeabgebende Reibschweißung mit einem anderen Bauteil, nämlich der Kardanwelle 25 verbunden wird, kann der das Kleinwinkelgelenk 23 aufnehmende Rohr körper 17 durch eine erfindungsgemäßen Deckel zunächst provisorisch gegenüber der Kardanwelle 25 abgeschlossen und durch den anschließenden wärmeabgebenden Prozeß fest mit der Innenoberfläche 22 verbunden werden.

Bezugszeichenliste

1 erster Raum
2 zweiter Raum
3 Deckel
4 Verbindungsstelle
5 Zwischenelementring
6 Dichtmaterialschicht
7 Trennwandperipherie
8 Oberfläche
9 Dichtzone
10 Absatz
11 Rohrkörper
12 Rohrkörper
13 Gelenkinnenteil
14 Kugelbahn
15 Kugel
16 Kugelbahn
17 Blechkörper
18 Gelenkaußenteil
19 Anschlag
20 Anschlag
21 Innenoberfläche
22 Innenoberfläche
23 Kleinwinkelgelenk
24 Eingangswelle
25 Kardanwelle
26 Rollbalg

Claims

1. Anordnung mit einer Trennwand oder einem Deckel als dichtender Abschluß zwischen zwei voneinander zu trennenden Räumen mit gemeinsamer Außenwandung, bei spielsweise einem Rohrkörper, die bei ihrer Herstel lung einem wärmebehafteten Prozeß unterworfen ist, beispielsweise durch Reibschweißung aus Einzelab schnitten zusammengefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand aus einem niedrigschmelzenden Mate rial besteht, dessen Schmelzpunkt niedriger liegt als die durch den wärmebehafteten Prozeß an der Peripherie der Trennwand in der Auswandung erzeugte Temperatur und daß die Trennwand haftend mit der Außenwandung verbun den ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand zumindest an der Peripherie aus thermoplastischem Werkstoff besteht.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand zumindest an der Peripherie aus niedrigschmelzendem Metall besteht wie Blei, Zinn, Cadmium, Antimon oder deren Legierungen.

4. Anordnung mit einer Trennwand oder einem Deckel als dichtender Abschluß zwischen zwei voneinander zu tren nenden Räumen mit gemeinsamer Außenwandung, beispiels weise einem Rohrkörper, die bei ihrer Herstellung einem wärmebehafteten Prozeß unterworfen ist, bei spielsweise durch Reibschweißung aus Einzelabschnitten zusammengefügt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Trennwand zumindest an ihrer Peripherie ein Zusatzelement aus einem Material zugeordnet ist, des sen Schmelzpunkt niedriger liegt als die durch den wärmebehafteten Prozeß an der Peripherie der Trennwand in der Außenwandung erzeugte Temperatur und
daß das Material des Zusatzelementes erschmolzen und erhärtet mit der Trennwand und der Außenwandung ver bunden ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzelement als vor der Verbindung separat eingesetzter Ringkörper ausgebildet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzelement als vor der Verbindung auf die Oberfläche der Trennwand oder der Außenwandung aufge brachte Materialschicht ausgebildet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzelement aus thermoplastischem Werkstoff besteht.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzelement aus niedrigschmelzendem Metall besteht, wie Blei, Zinn, Cadmium, Antimon oder deren Legierungen.

9. Anordnung mit einer Trennwand oder einem Deckel als dichtender Abschluß zwischen zwei voneinander zu tren nenden Räumen mit gemeinsamer Außenwandung, beispiels weise einem Rohrkörper, die bei ihrer Herstellung einem wärmebehafteten Prozeß unterworfen ist, bei spielsweise durch Reibschweißung aus Einzelabschnitten zusammengefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennwand zumindest an ihrer Peripherie ein wärmeaushärtender Kleber zugeordnet ist, dessen Aus härtetemperatur niedriger liegt als die durch den wärmebehafteten Prozeß an der Peripherie der Trennwand in der Außenwandung erzeugte Temperatur und
daß die Trennwand mittels des ausgehärteten Klebers mit der Außenwandung verbunden ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand eine zentrale Abdichtfläche und eine am Umfang sich parallel zur Außenwandung erstreckende Peripherie aufweist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand im Bereich der Peripherie mit der Innenoberfläche der Außenwandung form- und/oder reib schlüssig in Wirkverbindung bringbar ist.

12. Verfahren zum Herstellen einer Anordnung mit einer Trennwand oder einem Deckel als dichtenden Abschluß zwischen zwei voneinander zu trennenden Räumen mit gemeinsamer Außenwandung, beispielsweise einem Rohr körper, die bei ihrer Herstellung einem wärmebehafte ten Prozeß unterworfen wird, beispielsweise durch Reibschweißung aus Einzelabschnitten zusammengefügt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel gegebenenfalls mit einem Zusatzelement in seiner Einbaulage fixiert wird und dann die Außen wandung der zu trennenden Räume dem wärmebehafteten Prozeß unterzogen wird, wobei die Temperatur in der Außenwandung über die Schmelztemperatur des Deckels bzw. des Zusatzelementes angehoben wird und das Mate rial des Deckels bzw. des Zusatzelementes zumindest an der Peripherie gegenüber der Außenwandung schmilzt und unter Abdichtung gegenüber der Innenoberfläche der Außenwandung erstarrt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Materialschicht auf dem Deckel aufgebrach tes Zusatzelement während des wärmebehafteten Pro zesses erschmolzen und durch Rotation in eine außen liegende Dichtzone zwischen der Peripherie des Deckels und der Außenwandung befördert wird.

14. Verfahren zum Herstellen einer Anordnung mit einer Trennwand oder einem Deckel als dichtenden Abschluß zwischen zwei voneinander zu trennenden Räumen mit gemeinsamer Außenwandung, beispielsweise einem Rohr körper, die bei ihrer Herstellung einem wärmebehafte ten Prozeß unterworfen wird, beispielsweise durch Reibschweißung aus Einzelabschnitten zusammengefügt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel zumindest am Umfang mit wärmehärtenden Kleber versehen und in seiner Einbaulage fixiert wird und dann die Außenwandung der zu trennenden Räume dem wärmebehafteten Prozeß unterzogen wird, wobei die Temperatur in der Außenwandung über die Aushärtetempe ratur des Klebers angehoben wird und der Kleber unter Abdichtung des Deckels gegenüber der Innenoberfläche der Außenwandung erhärtet.