Die Erfindung betrifft eine Überlastkupplung in einem Antriebsstrang mit einer Welle- /Nabe-Verbindung zwischen einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil, wobei die als eine Press-Presslöt-Verbindung ausgebildete Überlastkupplung einen Pressverband einschließt, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und von Anspruch 2.

Als Press-Presslöt-Verbindung (PV-PLV) wird die Kombination aus einer Pressverbin- dung und einer Presslöt-Verbindung bezeichnet. Durch das Auftragen einer dünnen, vom Grundwerkstoff der Welle und der Nabe abweichenden Lotschicht auf zumindest eine der Fügeflächen der Pressverbindung kann eine höhere Drehmomentübertragung der Fügeverbindung erreicht werden. Dabei kommt es weder zu einer Veränderung der chemischen Zusammensetzung noch zu einer thermischen Verformung der Fügeteile. Die Press-Presslöt-Verbindung ist eine Sonderform des Lötens und zählt zu den stoffschlüssigen Fügeverbindungen.

Aus der DE 10 2005 026 713 A1 ist eine Press-Presslötverbindung bekannt, um Getriebebauteile, wie beispielsweise ein Schaltrad oder einen Kupplungskörper, mit einer Welle zu verbinden. Bei Press-Presslöt-Verbindungen werden Fügeflächen der Pressverbindung mit einer Lotschicht beschichtet und anschließend gefügt. Die Lotschicht wird bevorzugt mittels eines elektrochemischen Abschneidens, eines Galvanisierens, auf die betreffende Fügefläche von der Welle und/oder der Nabe aufgebracht.

Die DE 10 2010 025 579 A1 zeigt eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer antriebseitigen Schwungscheibe und einer abtriebsseitigen Schwingungsdämpfungs- einrichtung, zwischen denen eine Rutschkupplung angeordnet ist. Die Rutschkupplung ist dabei einer antriebsseitigen, mit der Schwungscheibe verbundenen Mitnehmerscheibe zugeordnet. Die DE 10 2007 059 409 A1 sowie die DE 10 2009 033 864 A1 zeigen Zweimassenschwungräder, deren Eingangsteil eine primäre Schwungmasse einschließt sowie ein gegenüber dem Eingangsteil entgegen der Wirkung eines Energiespeichers verdrehbares Ausgangsteil mit einer sekundären Schwungmasse. Übereinstimmend zeigen die zuvor genannten Dokumente Drehmomentübertragungseinrichtungen, die eine Rutschkupplung zur Drehmomentbegrenzung einschließen. Die Rutschkupplung begrenzt ein über das Zweimassenschwungrad übertragbares Drehmoment. Zum Abbau von Drehmomentspitzen, die ein eingestelltes Maxi- malmoment übertreffen, sind die verspannten Bauteile der Rutschkupplung zumindest kurzzeitig gegeneinander verdrehbar. Auf diese Weise können sogenannte Impacts bei Lastwechseln vermieden oder zumindest minimiert werden, die neben Komforteinbußen zu Beschädigungen im Antriebsstrang und im Zweimassenschwungrad zu Brüchen der Bogenfedern führen können.

Zum technischen Hintergrund der vorliegenden Erfindung zählt auch die ältere, nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung Nr. 10 2015 200 846.0, die am 20. Januar 2015 von der Anmelderin eingereicht wurde.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Überlastkupplung mit einer verbesserten Verteilung der Flächenpressung anzubieten, die weiterhin einfach und kostengünstig innerhalb des vorhandenen Bauraums, insbesondere eines Zweimassenschwungrades, realisierbar ist.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 2 gelöst. Die von Anspruch 2 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen von dem Gegenstand des Anspruchs 2 wieder.

Erfindungsgemäß ist zur Homogenisierung einer Flächenpressung des Pressverban- des der Überlastkupplung die Welle-/Nabe-Verbindung so ausgeführt, dass zwischen der Welle und der Nabe ein definiertes Übermaß vorgesehen ist. Das Übermaß ist vor dem Fügen so gewählt, damit während des Zusammenfügens von den die Nabe und die Welle bildenden Bauteilen eine Fließgrenze des Weichmetalls bzw. des verwendeten Lots erreicht oder überschritten wird, das zur Beschichtung zumindest einer Kon- taktfläche der Press-Presslöt-Verbindung eingesetzt ist. Dabei stellt sich eine plastische Verformung des Weichmetalls ein, wobei die Spannungen sich näherungsweise auf die Fließgrenze begrenzen. Durch diese Maßnahme stellt sich eine optimale Ver- teilung der Flächenpressung im Pressverband ein und damit eine homogenisierte Flächenpressung.

Durch ein gezieltes Ausnutzen der geringeren Festigkeit von dem Lot bzw. der Weichmetallschicht im Vergleich zu dem Werkstoff des beschichteten Bauteils begünstigt die Darstellung einer angestrebten homogenisierten Flächenpressung über die gesamte Kontaktfläche der Press-Presslöt-Verbindung bzw. des Pressverbandes. Vorteilhaft bildet die Press-Presslöt-Verbindung der Überlastkupplung sowohl ein Element zur Kraftübertragung als auch ein Element zur Drehmomentbegrenzung. Durch einen gezielten Energieeintrag, ein Trainieren, kann der Anteil der in der Fuge entstehenden stoffschlüssigen Verbindungen nach dem Fügen gesteigert werden. Dies kann durch eine gezielte Verdrehung der Fügepartner erfolgen, wodurch so viel Energie eingebracht wird, dass eine Diffusion des aufgebrachten Lotes in die Kontaktfläche der Welle und/oder der Nabe stattfindet. Vorteilhaft kann die Press-Presslöt- Verbindung in einer Einlaufzeit auf ein bestimmtes, vorzugsweise auf ein maximal zugelassenes Moment eintrainiert werden, wodurch bei Erreichen des maximalen Momentes die Press-Presslöt-Verbindung der Überlastkupplung als Drehmomentbegrenzer fungiert.

Für die Beaufschlagung zumindest einer Kontaktfläche der Fügeteile der Press- Presslöt-Verbindung mit einem Weichmetall bzw. Lot ist vorzugsweise eine galvanische Beschichtung vorgesehen. Als Lotwerkstoffe eignen sich vor allem Zink, Kupfer oder Aluminium, wobei insbesondere mit Zink eine gute Verbindungsfestigkeit erreichbar ist. Das Zusammenfügen von den Bauteilen Welle und Nabe, zwischen de- nen ein Übermaß besteht, kann durch ein Längs- oder ein Querpressen, insbesondere unter Verwendung von mechanischen oder hydraulischen Vorrichtungen erfolgen.

Gemäß der Erfindung nach Anspruch 2 ist zur Homogenisierung einer Flächenpressung von Kontaktflächen des Pressverbandes der Welle-/Nabe-Verbindung einer Überlastkupplung ein Ausgleichselement zugeordnet. Dazu ist das ein Zusatzbauteil bildende Ausgleichselement über voneinander abweichend große Kontaktflächen an den die Welle und die Nabe bildenden Bauteilen abgestützt. Die größere Kontaktflä- che der beiden unterschiedlich großen Kontaktflächen des Ausgleichselementes ist dabei der Press-Presslöt-Verbindung zugeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ausgleichselement unmittelbar an dem die Welle bildenden Bauteil abgestützt. Alternativ dazu kann bei Bedarf zwischen der Welle und dem Ausgleichsele- ment ein Zwischenelement eingesetzt werden. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Ausgleichselementes ermöglicht aufgrund der gezielten Einflussnahme auf die Größe der Kontaktfläche des Pressverbandes eine vorteilhafte reduzierte Bauteilstei- figkeit oder Radialsteifigkeit in den Endzonen bzw. Nabenkanten der Kontaktflächen der Welle-/Nabe-Verbindung. Folglich eliminiert die erfindungsgemäße Bauteilgeomet- rie bislang häufig auftretende nachteilige Spannungsüberhöhungen in Randzonen o- der Nabenkanten bzw. einen Kantentrag von Kontaktflächen in Welle-/Nabe- Verbindungen oder Press-Presslöt-Verbindungen. Dieser positive Effekt kann gesteigert werden durch die Verwendung eines aus einem relativ weichen Werkstoff hergestellten Ausgleichselementes. Damit gewährleistet die Erfindung vorteilhaft eine wei- testgehend konstante und damit optimale Verteilung der Flächenpressung und folglich eine gewünschte homogenisierte Flächenpressung über die gesamte Fläche des Pressverbandes.

Übereinstimmend sind mit den Erfindungen gemäß Anspruch 1 und Anspruch 2 mit- tels einfacher und kostengünstig durchführbarer Maßnahmen wirksame Überlastkupplungen realisierbar. Die vorgeschlagenen Überlastkupplungen eignen sich für Drehmomentübertragungseinrichtungen, insbesondere für Zweimassenschwungräder, im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen. Diese Lösungen bieten vorteilhaft die Möglichkeit, eine Reproduzierbarkeit des Überlast- oder Rutschmomentes von einer Überlast- kupplung zu verbessern.

Vorteilhaft kann die Überlastkupplung, deren Welle-/Nabe-Verbindung oder Press- Presslöt-Verbindungen ein Ausgleichselement einschließt, in einem Zweimassenschwungrad (ZMS) zwischen einer Sekundärschwungmasse als Welle und der einen Flansch bildenden Nabe eingesetzt werden. Als Ausgleichselement eignet sich vorzugsweise ein Schuh, der mit einer ersten Kontaktfläche unmittelbar oder über ein zusätzliches Bauteil mittelbar an der Sekundärschwungmasse abgestützt ist. Die Größe der ersten Kontaktfläche des Ausgleichselements an der Sekundärschwungmasse übertrifft dabei die Größe der zweiten Kontaktfläche, mit der das Ausgleichselement an der Nabe anliegt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist für das Aus- gleichselement ein weitestgehend trapezförmiges Querschnittsprofil vorgesehen. Dabei verjüngt sich eine Breite von dem Ausgleichselement ausgehend von dem Pressverband kontinuierlich in Richtung der Nabe. Alternativ dazu schließt die Erfindung ein umgekehrt angeordnetes, trapezförmig gestaltetes Ausgleichselement ein, das sich von der Nabe ausgehend in Richtung der Sekundärschwungmasse bzw. des Zwi- schenblechs stetig verjüngt. Dabei ist die Press-Presslöt-Verbindung zwischen dem Ausgleichselement und der Nabe vorgesehen, wobei das Ausgleichselement drehfixiert mit der Sekundärmasse oder dem Zwischenblech verbunden ist. Dieser konstruktive Aufbau bewirkt unterschiedlich große Kontaktflächen des Ausgleichselementes, wodurch Endzonen der größeren Kontaktfläche des Ausgleichselementes jeweils eine geringere Radialsteifigkeit aufweisen. Dieser Effekt hat im Betriebszustand des Zweimassenschwungrades zur Folge, dass Endzonen des Ausgleichselementes aufgrund der geringeren Radialsteifigkeit unter Belastung begrenzt wegfedern bzw. radial ausweichen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht eine mittelbare Anlage des Ausgleichselementes an der Sekundärschwungmasse vor. Diese alternativ zu einer unmittelbaren Anlage des Ausgleichselementes vorgesehene Anordnung bietet sich beispielsweise zur Montagevereinfachung an. Bevorzugt ist dazu ein die Sekundärschwungmasse begrenzt umschließendes Zwischenblech vorgesehen, an dem der Schuh bzw. das Ausgleichselement abgestützt ist. Ferner ist vorgesehen, das Ausgleichselement in eine zentrale Öffnung von der Nabe einzupressen. Zur wirksamen drehfixierten Aufnahme des Ausgleichelementes weist die Öffnung eine Profilierung, insbesondere eine Verzahnung auf, die sich während des Einpressvorgangs formschlüssig in die Außenkontur des Ausgleichelementes einschneidet.

Zur Bestimmung einer definierten Einbaulage und sicheren Lagefixierung ist das Ausgleichselement im Einbauzustand über eine Schulter an der Nabe abgestützt und auf der gegenüberliegenden Seite der Nabe mittels einer Verstemmung gesichert. Weiterhin kann zwischen dem Ausgleichselement, vorzugsweise zwischen dessen Schulter und der Nabe eine Dichtmembran eingelegt werden, die gegenseitig zur Sekundärmasse ausgerichtet ist.

Vorzugsweise ist das Ausgleichselement aus einem relativ weichen metallischen Werkstoff ohne festigkeitssteigernde Maßnahmen hergestellt. Dazu eignet sich beispielsweise ein weicher Stahl oder Aluminium. Das erfindungsgemäß als Schuh gestaltete Ausgleichselement kann dabei mit einer Umgebungskonstruktion kombiniert werden, deren Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sind.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Be- Schreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

Fig.1 in einem Halbschnitt ein Zweimassenschwungrad mit integrierter Überlastkupplung; und

Fig.2 Details des Zweimassenschwungrades gemäß Fig. 1 in einer vergrößerten Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt ein um eine Drehachse verdrehbares, auch als Drehschwingungs- dämpfer zu bezeichnendes Zweimassenschwungrad 1 in einer Schnittdarstellung. Das auch als eine Drehmomentübertragungseinrichtung zu bezeichnende Zweimassenschwungrad 1 weitestgehend bekannter Bauart ist insbesondere für einen in Fig. 1 nicht abgebildeten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bestimmt. Dabei ist ein eine Primärschwungmasse bildendes Eingangsteil 2 bevorzugt einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und ein Ausgangsteil 3 über eine Reibungskupplung einem Getriebe zugeordnet. Das Eingangsteil 2 und Ausgangsteil 3 sind als Scheibenteile aus- gebildet, die gemeinsam einen umlaufenden Ringraum 4 bilden, in den Bogenfedern 5 einer Federeinrichtung 6 eingesetzt und geführt sind. Das Ausgangsteil 3 ist mittels einer Wälzlagerung 7 verdrehbar gelagert und gegenüber dem Eingangsteil 2 entgegen der Wirkung der Federeinrichtung 6 begrenzt gegenüber dem Eingangsteil 2 ver- drehbar. Das Ausgangsteil 3 wird aus der Sekundärschwungmasse 8 und einem Flanschteil 9 gebildet. In dem Zweimassenschwungrad 1 ist zum Impactschutz eine Überlastkupplung 1 1 integriert. Die als Rutschkupplung aufgebaute Überlastkupplung 1 1 ist zwischen einer als Flanschscheibe gestalteten Nabe 12 und der Sekundärschwungmasse 8 angeordnet. Die Nabe 12 schließt ein Fliehkraftpendel 10 ein und greift außenseitig mit nicht abgebildeten Mitnehmern zur stirnseiteigen Abstützung an den Bogenfedern 5 in die Federeinrichtung 6 ein. Die Überlastkupplung 1 1 ist bezogen auf das Zweimassenschwungrad 1 somit zwischen dem Eingangsteil 2 und Ausgangsteil 3 angeordnet. Als Überlastkupplung 1 1 ist eine zwei Kontaktflächen 16, 17 einschließende, einen Pressverband 14 bildende Press-Presslöt-Verbindung 13 vor- gesehen, wobei zumindest eine der Kontaktflächen 16, 17 mit einem Weichmetall bzw. einem Lot beschichtet ist.

Die Fig. 2 verdeutlicht weitere Einzelheiten der Überlastkupplung 1 1 und der zugehörigen Press-Presslöt-Verbindung 13. Der Aufbau der Überlastkupplung 1 1 umfasst ein als Schuh gestaltetes Ausgleichselement 18, das drehfixiert an der Nabe 12 befestigt ist. Über eine Kontaktfläche 16 ist das Ausgleichselement 18 an einer korrespondierenden Kontaktfläche 17 eines Zwischenblechs 15 abgestützt, die gemeinsam einen Pressverband 14 bilden. Das Zwischenblech 15 umschließt lokal einen Endbereich der Sekundärschwungmasse 8. Das Ausgleichselement 18 mit einem trapezförmigen Querschnittsprofil verjüngt sich ausgehend von einer Breite S im Bereich des Pressverbandes 14 kontinuierlich in Richtung der Nabe 12. Folglich ist das Ausgleichselement 18 mit einer größeren Kontaktfläche 16 an dem Zwischenblech 15 abgestützt im Vergleich zu der Kontaktfläche 24 an der Nabe 12. Zur Realisierung der Press- Presslöt-Verbindung 13 wird eine der Kontaktflächen 16 oder 17 mit einem Weichme- tall als Lot beschichtet, bevor die Bauteile, die Nabe 12 mit zugehörigem Ausgleichselement 18 und die Sekundärmasse 8 mit zugehörigem Zwischenblech 15 zusammengefügt werden, wobei zwischen beiden Bauteilen ein Übermaß besteht. Zur drehfixierten Anordnung des Ausgleichselementes 18 ist in der Öffnung 20 der Nabe 12 eine Profilierung 19 eingebracht, die sich beim Fügevorgang formschlüssig in die Au- ßenkontur des Ausgleichselementes 18 schneidet. Das Ausgleichselement 18 wird bis zur Anlage einer Schulter 21 an der Nabe 12 in eine zentrale Öffnung 20 der Nabe 12 gepresst. Diese Einbaulage des Ausgleichselementes 18 wird mittels einer Verstem- mung 22 auf der von der Schulter 21 gegenüberliegenden Seite gesichert. Weiterhin ist zwischen der Schulter 21 des Ausgleichselementes 18 und der Nabe 12 eine Dichtmembran 23 fixiert, die sich in Richtung des Ausgangsteils 3 erstreckt.

Eine Homogenisierung der Flächenpressung im Pressverband 14 der Überlastkupplung 1 1 kann gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Lösung erfolgen, indem zwi- sehen der Welle, d.h. der Sekundärschwungmasse 8 oder deren zugehörigem Zwischenblech 15 und der Nabe 12 ein definiertes Übermaß vorgesehen ist. Das Übermaß wird vor dem Fügen so gewählt, damit während des Zusammenfügens der Nabe 12 und der Welle eine Fließgrenze des Weichmetalls bzw. des verwendeten Lots erreicht oder überschritten wird, das zur Beschichtung zumindest einer der Kontaktflä- chen 16, 17 der Press-Presslöt-Verbindung 13 eingesetzt ist.

Gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Lösung ist eine Homogenisierung der Flächenpressung im Pressverband 14 der Überlastkupplung 1 1 erreichbar, durch ein als Schuh ausgeführtes Ausgleichselement 18, das über voneinander abweichend große Kontaktflächen 16, 24 an der Umgebungskonstruktion, dem Zwischenblech 15 und der Nabe 12 abgestützt ist. Dieser konstruktive Aufbau bewirkt eine reduzierte Radial- steifigkeit in den Endzonen der Kontaktfläche 16 des Ausgleichselementes 18.

Bezugszeichenliste Zweimassenschwungrad

Eingangsteil

Ausgangsteil

Ringraum

Bogenfeder

Federeinrichtung

Wälzlagerung

Sekundärschwungmasse

Flanschteil

Fliehkraftpendel

Überlastkupplung

Nabe

Press-Presslöt-Verbindung

Pressverband

Zwischenblech

Kontaktfläche

Kontaktfläche

Ausgleichselement

Profilierung

Öffnung

Schulter

Verstemmung

Dichtmembran

Kontaktfläche

Breite (Ausgleichselement)