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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Welle-Nabe-Verbindung.
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Verfahren zur Herstellung von Welle-Nabe-Verbindungen sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Die
EP 1 115 770 B1 zeigt ein Verfahren, bei welchem eine Welle innerhalb von jeweiligen Durchgangsöffnungen eines Gehäuses montiert wird. Die Welle wird derart abgekühlt, dass diese einen Außendurchmesser aufweist, der ein im Wesentlichen kraftfreies Einschieben der Welle durch alle Durchgangsöffnungen erlaubt. Alternativ oder zusätzlich werden jeweilige die Durchgangsöffnungen umgebende Bereiche des Gehäuses derart erwärmt, dass diese einen Innendurchmesser aufweisen, der ein im Wesentlichen kraftfreies Einschieben der Welle durch alle Durchgangsöffnungen erlaubt. Alternativ wird die Welle ohne ein Abkühlen der Welle und ohne ein Erwärmen der die Durchgangsöffnungen umgebenden Bereiche des Gehäuses unter Kraftaufwand durch die Durchgangsöffnungen eingeschoben.
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Die
DE 10 2009 060 352 A1 zeigt ein Verfahren zum Herstellen einer Nockenwelle, bei welchem fertig bearbeitete Nockenscheiben mittels eines Querpressverbands an eine Trägerwelle gefügt werden. Dabei werden jeweilige Innenflächen der Nockenscheiben und/oder Außenflächen der Trägerwelle mittels eines Lasers mit einer Oberflächenstrukturierung versehen. Eine derartige Pressverbindung kann auch als eine Art Welle-Nabe-Verbindung zwischen der Trägerwelle und den Nockenscheiben verstanden werden. Derartige Pressverbindungen sind einfach und kostengünstig, insbesondere im Vergleich zu formschlüssigen Verbindungen, herstellbar. Allerdings muss eine Überdeckung zwischen den Bauteilen umso größer gewählt werden, je höher die zu übertragenden Kräfte bzw. Momente sein sollen. Dies erhöht die Fügekräfte und den Aufwand beim Fügen und verschlechtert die Rundlaufgenauigkeit sowie Zentrizität der Bauteile zueinander.
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Bei hohen Überdeckungsgraden und/oder einer langen Einpressstrecke erhöht sich zudem die Gefahr, dass Späne, Oberflächenbeschädigungen, Riefen und dergleichen auftreten, was zum Teil zum so genannten „Fressen” der Pressverbindung führen kann. Je dünnwandiger und weicher die mittels der Pressverbindung miteinander verbundenen Bauteile sind, umso größer ist die Gefahr, dass sich der Pressverband negativ auf die Maßhaltigkeit auswirkt. Dies ist insbesondere bei Nockenwellen, mittels welchen ein variabler Ventilhub einstellbar ist, von erheblichem Nachteil. Denn bei derartigen Nockenwellen besteht eine Genauigkeitsanforderung im Mikrometerbereich, sodass gegebenenfalls weitere Bearbeitungsschritte, insbesondere Schleifbearbeitungsschritte, zur Einhaltung der geforderten Maßhaltigkeit erforderlich sind.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Welle-Nabe-Verbindung bereitzustellen, mittels welchem eine Welle-Nabe-Verbindung mit besonders guter Maßhaltigkeit und gleichzeitig hoher Drehmomentübertragbarkeit bei möglichst geringem Herstellaufwand herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer Weile-Nabe-Verbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Welle-Nabe-Verbindung wird eine Welle mit einem ersten Fügebereich und mit einem zweiten Fügebereich bereitgestellt. Zudem wird eine Nabe mit einem ersten Fügebereich und mit einem zweiten Fügebereich bereitgestellt. Es wird eine Oberflächenstrukturierung an zumindest dem ersten Fügebereich der Welle und/oder an zumindest dem ersten Fügebereich der Nabe hergestellt. Der erste Fügebereich der Welle wird mit dem ersten Fügebereich der Nabe im Wesentlichen in Form eines Querpressverbands verbunden, wobei der zweite Fügebereich der Welle mit dem zweiten Fügebereich der Nabe im Wesentlichen in Form eines Längspressverbands verbunden wird.
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Die Oberflächenstrukturierung erfolgt dabei vorzugsweise mittels eines Lasers, mittels welchem die Oberflächenstrukturierung besonders exakt und wiederholgenau erzielt werden kann. Die Oberflächenstrukturierung mittels eines Lasers kann dabei besonders kostengünstig und schnell beispielsweise durch einen Markierlaser erzeugt werden. Die Art, Form und Lage der Oberflächenstrukturierung kann an jeweilige Belastungen angepasst werden und ist mittels einer Software jederzeit und schnell veränderbar. An sich bekannte Laseranlagen sind durch eine so genannte Scanner-Technik bauteil- und typflexibel einstellbar. Die Oberflächenstrukturierung kann beispielsweise in Form von durchgängigen Linien und/oder in Form von aus einzelnen Elementen bestehenden Linienzügen hergestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberflächenstrukturierung auch andere Muster, wie beispielsweise Kreuzstrukturen, Rändelstrukturen, Punktstrukturen und beliebige Mischformen, aufweisen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Welle-Nabe-Verbindung werden erfindungsgemäß also die Befestigungsarten Querpressverband und Längspressverband mit einer lokalen Oberflächenstrukturierung, vorzugsweise durch einen Laser, miteinander kombiniert, um die Vorteile beider Befestigungsarten zu realisieren. Dies geschieht durch Aufteilung der Fügeverbindung in zwei Bereiche, wobei die jeweils ersten Fügebereiche vorzugsweise zur Drehmomentübertragung dienen und die jeweils zweiten Fügebereiche vorzugsweise zur Zentrierung und Passgenauigkeit der Welle-Nabe-Verbindung dienen. Das Eindringen der Oberflächenstrukturierung wird begünstigt, wenn sie auf den härteren oder unter Wärme aufhärtenden Fügepartner der Welle bzw. der Nabe aufgebracht wird, beispielsweise auf einen Stahl mit einem Kohlenstoffanteil größer 0,3%. Die Oberflächenrauhigkeit der Oberflächenstrukturierung wird dabei auf die verwendeten Werkstoffe, Geometrien der Fügepartner, Vorbearbeitung der Fügepartner, die notwendigen, zu übertragenden Kräfte, Fügekräfte und dergleichen abgestimmt und liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 2 μm und 100 μm, bevorzugt zwischen 5 μm und 30 μm.
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Falls die hergestellte Welle-Nabe-Verbindung in einem Getriebe realisiert werden soll, sind auch Kombinationen mit Laserschweißen möglich, beispielsweise indem die Welle und Nabe mittels eines Lasers nur geheftet werden, wobei die Kraftübertragung zwischen den Bauteilen im Wesentlichen über den strukturierten Pressverband erzielt wird. Das Heften der Bauteile mittels eines Lasers kann dabei schnell, mit einer geringen Einschweißtiefe und im Wesentlichen ohne Verzug erfolgen.
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Durch die erfindungsgemäße Herstellung der Oberflächenstrukturierung werden zusätzliche und besonders viele Kontaktpunkte zwischen den Fügepartnern realisiert, was für eine höhere Reibung sorgt, ohne dass die Fügepartner extrem genau zueinander passen oder sehr glatt und eben sein müssen. Die Oberflächenstrukturierung gräbt sich dabei in den jeweiligen Gegenpartner ein und sorgt so für den Ausgleich von Toleranzen. Zur Steigerung der übertragbaren Momente oder zum leichteren Fügen kann die Welle vollständig oder abschnittsweise abgekühlt und/oder die Nabe vor dem Fügen vollständig oder abschnittsweise erwärmt werden, oder beides. Die Überdeckung kann gegebenenfalls geringer als ohne Oberflächenstrukturierung gewählt werden, da die Spitzen der Oberflächenstrukturierung sich beim Schrumpfen der Nabe in den entsprechenden Fügepartner eingraben und so wesentlich mehr Kontaktfläche hergestellt werden kann. Im Falle einer genügend hohen Vorwärmung der Nabe und/oder durch genügend starkes Abkühlen der Welle können die Spanbildung und das „Fressen” während des Einpressvorgangs auch vollständig unterbleiben, wenn die Kontaktsituation zwischen der Nabe und der Welle erst in einer vorgegebenen Endposition von Nabe und Welle im Zuge eines Temperaturausgleichs eingestellt wird.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine kostengünstige und einfach herzustellende Welle-Nabe-Verbindung ermöglicht. Dabei ergibt sich eine besonders hohe Genauigkeit der Teile im gefügten Zustand, wobei teure formschlüssige Verbindungen vermieden werden können und Schweißarbeiten und dergleichen ebenfalls unterbleiben können. Des Weiteren kann bei der erfindungsgemäß hergestellten Welle-Nabe-Verbindung eine Bauraumreduzierung erzielt werden, da eine besonders hohe Übertragbarkeit von Kräften und Momenten bei relativ geringem Bauraumbedarf erzielt werden kann. Zudem wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Rissgefahr beim Herstellen der Welle-Nabe-Verbindung erheblich reduziert.
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Des Weiteren können verschiedenste Werkstoffkombinationen, wie beispielsweise Kombinationen aus Aluminium, Kunststoff, Stahl, Nicht-Eisen-Metallen, Gusswerkstoffen und dergleichen, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens miteinander gefügt werden. Zudem kann bei der erfindungsgemäß hergestellten Welle-Nabe-Verbindung gegebenenfalls eine Laserschweißung an verschiedenen Stellen eingespart werden, wodurch Verzüge an der Welle-Nabe-Verbindung verhindert werden können. Darüber hinaus kann der Aufwand bei der weiteren Bearbeitung der Welle-Nabe-Verbindung erheblich reduziert werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Welle zumindest teilweise als Hohlwelle und/oder zumindest teilweise geschlitzt hergestellt wird. Beides verringert die Aufweitung der Nabe während der Herstellung der Welle-Nabe-Verbindung, was sich positiv auf die Maßhaltigkeit der Welle-Nabe-Verbindung auswirkt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der erste Fügebereich der Welle bezogen auf eine Einpressrichtung hinter dem zweiten Fügebereich der Welle hergestellt wird. Dadurch, dass nur am Ende des Einpresswegs die Oberflächenstrukturierung vorhanden ist, steigt bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Einpresskraft erst am Ende des Fügevorgangs an, sodass die Gefahr der Spanbildung und des „Fressens” erheblich reduziert werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Fügebereich der Welle und der zweite Fügebereich der Welle mit unterschiedlichen Durchmessern hergestellt werden. Dies kann das Fügen der Welle-Nabe-Verbindung begünstigen. Alternativ oder zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass der erste Fügebereich der Nabe und der zweite Fügebereich der Nabe mit unterschiedlichen Durchmessern hergestellt werden. Mit anderen Worten können der erste Fügebereich der Nabe und der zweite Fügebereich der Nabe auf entsprechend unterschiedliche Durchmesser der Welle eingestellt werden, um die Herstellung der Welle-Nabe-Verbindung zu begünstigen.
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Schließlich ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der erste Fügebereich der Welle an einem außenumfangsseitigen Bereich der Welle und der zweite Fügebereich der Welle an einem innenumfangsseitigen Bereich der Welle hergestellt wird. Die Nabe kann dabei entsprechend korrespondierend ausgebildet sein, sodass die jeweiligen Fügebereiche auf einfache Weise miteinander verbunden werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer Welle-Nabe-Verbindung, wobei eine zum Teil mit einer Oberflächenstrukturierung versehene Welle in eine Nabe hineingeschoben wird, um die Welle-Nabe-Verbindung herzustellen;
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2 eine schematische Seitenansicht der fertiggestellten Welle-Nabe-Verbindung aus der in 1 gezeigten Welle und Nabe;
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3 eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung;
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4 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung;
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5 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung;
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6 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung;
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7 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung;
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8 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung;
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9 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung;
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10 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung;
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11 eine schematische Darstellung von unterschiedlichen möglichen Formgebungen für eine Oberflächenstrukturierung der jeweiligen Fügebereiche der Welle und/oder der Nabe,
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12 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung;
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13 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung;
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14 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung;
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15 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung;
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16 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung;
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17 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung;
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18 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung;
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19 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Eine Welle 10 und eine Nabe 12 sind vor der Herstellung einer Welle-Nabe-Verbindung in einer schematischen Seitenansicht in 1 gezeigt. Die Welle 10 wird mit einem ersten Fügebereich 14 und mit einem zweiten Fügebereich 16 hergestellt. Die Nabe 12 wird ebenfalls mit einem ersten Fügebereich 18 und mit einem zweiten Fügebereich 20 hergestellt. Vor dem Fügen der Welle 10 mit der Nabe 12 wird eine Oberflächenstrukturierung 22 an dem ersten Fügebereich 14 der Welle 10 mittels eines Lasers hergestellt. Mit anderen Worten weist der Fügebereich 14 also eine laserstrukturierte Oberfläche 22 auf. Sowohl die Welle 10 als auch die Nabe 12 können leicht angefast sein, sodass die Welle 10 leichter in die Nabe 12 hineinbewegt werden kann.
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Die Welle 10 wird dabei in der mit dem Pfeil 24 gekennzeichneten Einpressrichtung 24 in die Nabe 12 hineingeschoben. Wenngleich nicht dargestellt, kann in 1 ebenso wie in den nachfolgenden Figuren genauso auch die Nabe 12 relativ zur Welle 10 bewegt, also die Nabe 12 auf die Weile 10 aufgeschoben werden. Alternativ können auch die Nabe 12 und Welle 10 zueinander bewegt und damit gefügt werden. Der erste Fügebereich 14 der Welle 10 wird dabei mit dem ersten Fügebereich 18 der Nabe 12 im Wesentlichen in Form eines Querpressverbands verbunden, wobei der zweite Fügebereich 16 der Welle 10 mit dem zweiten Fügebereich 20 der Nabe 12 im Wesentlichen in Form eines Längspressverbands verbunden wird. In 2 ist die aus der Welle 10 und der Nabe 12 hergestellte Welle-Nabe-Verbindung 26 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Die Welle 10 kann in 1 sowie auch in den nachfolgenden Figuren optional auch als Hohlwelle oder teilweise hohl ausgebildet sein. Die Welle 10 kann alternativ oder zusätzlich auch ganz oder teilweise geschlitzt ausgebildet werden. Beides verringert die Aufweitung der Nabe 12 beim Herstellen der Welle-Nabe-Verbindung 26, sodass die Maßhaltigkeit der Welle-Nabe-Verbindung 26 dadurch verbessert wird. Der innenumfangseitige Bereich der Nabe 12 kann beispielsweise spanend bearbeitet und gegebenenfalls auch noch zusätzlich strukturiert, insbesondere laserstrukturiert sein. Bei der Nabe 12 handelt es sich beispielsweise um ein Umformteil, ein Blechteil, ein Massivteil, ein Gussteil, ein Sinterteil oder dergleichen. Bei der Welle-Nabe-Verbindung 26 kann es sich beispielsweise um ein Getriebeteil für ein Kraftfahrzeug handeln. In 3 ist ein alternative Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung 26 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Der Durchmesser des zweiten Fügebereichs 16 der Welle 10 ist vorliegend größer gewählt als der Durchmesser des ersten Fügebereichs 14, wobei der erste Fügebereich 14 vorliegend in einer Pressrichtung 24 vor dem zweiten Fügebereich 16 angeordnet ist und die Oberflächenstrukturierung 22 aufweist. Die Fügebereiche 14, 16 können auch unterschiedliche Passungen aufweisen.
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In 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung 26 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Im vorliegenden Fall weisen beide Fügebereiche 14, 16 jeweils die Oberflächenstrukturierung 22 auf. Auch hier ist es möglich, dass die beiden Fügebereiche 14, 16 unterschiedliche Durchmesser oder andere Passungen aufweisen.
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In 5 ist eine weitere alternative Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung 26 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Im vorliegenden Fall ist wiederum der erste Fügebereich 14 der Welle 10 in Einpressrichtung 24 vor dem zweiten Fügebereich 16 der Welle 10 angeordnet, wobei vorliegend ausschließlich der erste Fügebereich 14 der Welle 10 die Oberflächenstrukturierung 22 aufweist. Hier ist gut zu erkennen, dass der zweite Fügebereich 16 einen größeren Durchmesser als der erste Fügebereich 14 aufweist. Alternativ ist es auch möglich, dass der zweite Fügebereich 16 zusätzlich ebenfalls noch die Oberflächenstrukturierung 22 aufweist.
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In 6 ist eine weitere alternative Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung 26 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Vorliegend ist der erste Fügebereich 14 der Welle 10 in Einpressrichtung 24 hinter dem zweiten Fügebereich 16 angeordnet, wobei der erste Fügebereich 14 ausschließlich die Oberflächenstrukturierung 22 aufweist. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass beispielsweise nur der zweite Fügebereich 16 der Welle 10 die Oberflächenstrukturierung 22 aufweist oder dass beide Fügebereiche 14, 16 jeweils die Oberflächenstrukturierung 22 aufweisen.
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In 7 ist eine weitere mögliche Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung 26 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Im vorliegenden Fall weist die Nabe 12 ein gedrehtes, gebohrtes, gestanztes oder sonst wie dargestelltes Loch 28 auf, innerhalb welchem der zweite Fügebereich 16 zur Zentrierung der Welle 10 gegenüber der Nabe 12 angeordnet ist. Der erste Fügebereich 14 der Welle 10 umfasst wiederum die Oberflächenstrukturierung 22 und ist in einer Art Aussparung innerhalb der Nabe 12 angeordnet.
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In 8 ist eine weitere alternative Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung 26 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. In der vorliegend gezeigten Ausführungsform ist die Welle 10 außenseitig mit der Oberflächenstrukturierung 22 versehen, sodass durch die außenseitige Oberflächenstrukturierung 22 hauptsächlich die Kraftübertragung zwischen der Welle 10 und der Nabe 12 realisiert wird. Die Zentrierung der Welle 10 gegenüber der Nabe 12 erfolgt dabei über den an der Welle 10 innenseitig vorgesehenen zweiten Fügebereich 16.
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In 9 ist eine weitere alternative Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung 26 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Vorliegend ist die Welle 10 innenseitig mit der Oberflächenstrukturierung 22 vorgesehen, sodass über diesen Bereich die Kraftübertragung zwischen der Welle 10 und der Nabe 12 sichergestellt werden kann. Die Zentrierung der Welle 10 gegenüber der Nabe 12 erfolgt dabei über den außenumfangsseitig vorgesehenen zweiten Fügebereich 16 der Welle 10, welcher vorrangig keine Oberflächenstrukturierung aufweist.
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In 10 sind in einer schematischen Seitenansicht alternative Ausführungsformen der Welle 10 und der Nabe 12 vor dem Herstellen einer alternativen Ausführungsform der Welle-Nabe-Verbindung 26 gezeigt. Bei der Welle 10 kann es sich beispielsweise um eine Trägerwelle für eine Nockenwelle eines Kraftfahrzeugs handeln, wobei es sich bei der Nabe 12 beispielsweise um ein wellenförmiges Bauteil für die Nockenwelle handeln kann, an welchem sich beispielsweise hier nicht näher bezeichnete und gezeigte Lagerstellen zum radialen Lagern der Nockenwelle und/oder Nocken zur Ventilsteuerung befinden können.
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Die Welle 10 weist wieder die beiden Fügebereiche 14, 16 auf, wobei im vorliegend gezeigten Fall die Oberflächenstrukturierung 22 wiederum nur im ersten Fügebereich 14 vorgesehen ist, welcher sich in Einpressrichtung 24 hinter dem zweiten Fügebereich 16 der Welle 10 befindet. Die Nabe 12 weist wiederum korrespondierend zu den Fügebereichen 14, 16 der Welle 10 ausgebildete Fügebereiche 18, 20 auf. Der Fügebereich 16 der Welle 10 dient im Wesentlichen zur Zentrierung der Welle 10 gegenüber der Nabe 12 beim Herstellen der Welle-Nabe-Verbindung 26. Der mit der Oberflächenstrukturierung 22 versehene Fügebereich 14 der Welle 10 dient hingegen hauptsächlich zur Kraft- und Drehmomentübertragung zwischen der Welle 10 und der Nabe 12. Zum Herstellen der Welle-Nabe-Verbindung 26 kann beispielsweise der erste Fügebereich 14 der Welle 10 abgekühlt und/oder der erste Fügebereich 18 der Nabe 12 erwärmt werden, sodass der erste Fügebereich 14 der Welle 10 im Wesentlichen ohne Kraftaufwand in den ersten Fügebereich 18 der Nabe 12 hineingeschoben werden kann. Der zweite Fügebereich 16 der Welle 10 und der zweite Fügebereich 20 der Nabe 12 werden beispielsweise weder erwärmt noch abgekühlt. Mit anderen Worten wird also zwischen den zweiten Fügebereichen 16, 20 im Wesentlichen ein Längspressverband und zwischen den ersten Fügebereichen 14, 18 im Wesentlichen ein Querpressverband hergestellt. Im vorliegenden Fall weist der erste Fügebereich 14 der Welle 10 einen größeren Außendurchmesser als der zweite Fügebereich 16 der Welle 10 auf, wobei die Fügebereiche 18, 20 der Nabe 12 entsprechend ebenfalls mit unterschiedlichen Innendurchmessern ausgebildet sind.
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Alternativ ist es auch möglich, dass die Fügebereiche 14, 16 der Welle 10 jeweils praktisch denselben Außendurchmesser und die Fügebereiche 18, 20 jeweils praktisch denselben Innendurchmesser aufweisen, wie in den 12, 13, 14 und 16 dargestellt. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Fügebereiche 14, 16 der Welle 10 beispielsweise unterschiedliche Passungen aufweisen. Die Oberflächenstrukturierung 22 kann dabei nur am Fügebereich 14 der Welle 10 vorliegen, wie in 12 dargestellt. Alternativ oder zusätzlich kann diese Oberflächenstrukturierung 22 auch am Fügebereich 16 der Welle 10 vorliegen, wie 13 zeigt.
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Zudem ist es auch möglich, dass die Fügebereiche 14, 16 der Welle 10 keine Oberflächenstrukturierung 22 aufweisen, wobei zumindest einer der Fügebereiche 18, 20 der Nabe 12 eine Oberflächenstrukturierung 22 aufweist. Die Oberflächenstrukturierung 22 kann dabei entsprechend 14 alleine im ersten Fügebereich 18 oder alternativ im Fügebereich 20 oder in beiden Fügebereichen 18, 20 der Nabe 12 vorgesehen sein.
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15 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Fügebereich 14 der Welle 10 einen größeren Durchmesser als der Fügebereich 16 aufweist. Entsprechend ist der Fügebereich 18 am Innendurchmesser der Nabe 12 größer als der Innendurchmesser des Fügebereichs 20. Die Oberflächenstrukturierung 22 liegt dabei an mindestens einem Fügebereich 18, 20 der Nabe 12 vor.
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16 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Fügebereich 14 der Welle 10 den gleichen Durchmesser wie der Fügebereich 16 aufweist. Die Oberflächenstrukturierung 22 liegt dabei an mindestens einem Fügebereich 18, 20 der Nabe 12 vor.
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17 zeigt eine ähnliche geometrische Anordnung wie 10, allerdings ist in 17 eine Oberflächenstrukturierung 22 des Fügebereiches 16 der Welle 10, also am Fügebereich mit geringerem Durchmesser, dargestellt.
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18 und 19: Zudem ist es auch möglich, dass der erste Fügebereich 14 der Welle 10 beispielsweise kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei der zweite Fügebereich 16 der Welle 10 weiterhin zylindrisch ausgebildet ist, wie in 18 dargestellt. Der erste Fügebereich 18 und der zweite Fügebereich 20 der Nabe 12 sind dann entsprechend korrespondierend ausgebildet, sodass der erste Fügebereich 18 der Nabe 12 ebenfalls kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei der zweite Fügebereich 20 weiterhin einen zylindrischen Durchmesser aufweisen kann. Die Oberflächenstrukturierung 22 findet dabei vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, auf dem Fügebereich 16 der Welle 10 statt.
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Alternativ ist es auch möglich, dass der erste Fügebereich 14 der Welle 10 einen zylindrischen Querschnitt aufweist, wobei der zweite Fügebereich 16 der Welle 10 eine kegelstumpfförmige Form aufweisen kann, wie 19 zeigt. Dabei sind die Fügebereiche 18, 20 der Nabe 12 entsprechend korrespondierend zu der Formgebung der beiden Fügebereiche 14, 16 der Welle 10 ausgebildet, d. h. in diesem Fall ist also der erste Fügebereich 18 zylindrisch und der zweite Fügebereich 20 kegelstumpfförmig ausgebildet. Die Oberflächenstrukturierung 22 findet dabei vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, auf dem Fügebereich 14 der Welle 10 statt.
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In 11 sind zehn unterschiedliche mögliche Ausführungsformen der Oberflächenstrukturierung 22 schematisch dargestellt. Die Formgebungen der unterschiedlichen Ausführungsformen der Oberflächenstrukturierung 22 sind dabei bezogen auf die Einpressrichtung 24 kenntlich gemacht. Grundsätzlich kann genauso die Nabe 12 auch auf die Welle 10 aufgepresst werden oder Nabe 12 und Welle 10 können zum Zwecke des Fügens relativ zueinander bewegt werden. Die Oberflächenstrukturierung 22 kann beispielsweise linienförmig und parallel zur Einpressrichtung 24 verlaufen, um beispielsweise vorwiegend Torsionsmomente zwischen der Welle 10 und der Nabe 12 übertragen zu können.
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Es ist aber auch möglich, dass die linienförmige Oberflächenstrukturierung 22 senkrecht zur Einpressrichtung 24 verläuft, um beispielsweise überwiegend Zug- und/oder Druckkräfte entlang der Längsachse der Welle 10 bzw. der Nabe 12 auch bei einer Biegebelastung zu übertragen.
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Es ist auch möglich, dass die Oberflächenstrukturierung 22 in Form eines Kreuz- bzw. Rändelmusters aufgebracht wird, um insbesondere unterschiedlichsten gemischten Belastungsfällen Rechnung zu tragen.
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Alternativ ist es auch möglich, dass die Oberflächenstrukturierung 22 in Form einer Art Punktstruktur hergestellt wird, wodurch insbesondere die Eingrabung der Oberflächenstrukturierung 22 bei dem korrespondierenden Bauteilpartner verstärkt wird, insbesondere in Verbindung mit einem Querpressverband.
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Darüber hinaus sind auch im Wesentlichen beliebige Mischformen zwischen Kreuz- bzw. Rändelstrukturen und Linienstrukturen denkbar.
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Ferner können, wie in der untersten Reihe – von links nach rechts gesehen – die ersten vier unterschiedlichen Ausführungsformen der Oberflächenstrukturierung 22, auch nicht vollflächige Oberflächenstrukturierungen 22 vorgesehen werden. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass eine linienförmige, beispielsweise diagonale, Oberflächenstrukturierung 22 mit einer bestimmten Vorzugsrichtung hergestellt wird, beispielsweise falls eine Demontage der Welle 10 von der Nabe 12 gewünscht sein sollte, um so insbesondere einen Schraubeneffekt zu begünstigen. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Oberflächenstrukturierung 22 beispielsweise bienenwabenförmig hergestellt wird. Im Wesentlichen wird die Formgebung der Oberflächenstrukturierung 22 an eine vorgegebene Belastung zwischen der Welle 10 und der Nabe 12 angepasst und hergestellt. Die Strukturen können flächig über den Fügebereich oder auch nur bereichsweise wie in 11 in der unteren Reihe dargestellt. Partielle Strukturen können sich günstig in Richtung Taktzeit oder Erhöhung der Normalkräfte auf die Strukturelemente auswirken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1115770 B1 [0002]
- DE 102009060352 A1 [0003]