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Maschinenteil mit Lauffläche Die Erfindung betrifft die Herstellung
von Maschinenteilen, welche Laufflächen aufweisen. Sie bezieht sich insbesondere
auf Wellen und deren Laufflächen.
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Im Hinblick auf die Beanspruchung, denen eine Lauffläche einer Welle
oder eines sonstigen Maschinenteils unterworfen ist, werden solche Maschinenteile
bisher üblicherweise aus Stahl, manchmal aus Bronze oder sonstigem geeignetem Schwermetall
hergestellt. Abgesehen von ihrem Gewicht haben solche Maschinenteile den Nachteil,
daß ihre Herstellung ziemlich umständlich und teuer ist.
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In Fällen, in welchen die betreffende Welle o. dgl. keine sehr großen
Kräfte zu übertragen hat, könnte man nun daran denken, sie aus Leichtmetall, namentlich
aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierung, herzustellen, vorzugsweise zu gießen, und
auf sie eine geeignete Laufbüchse aufzubringen. In solchen Fällen ist bisher notwendig,
die beiden Teile, also die Welle und die Laufbüchse, gesondert, und zwar maßgenau
anzufertigen und dann die Büchse aufzupressen. Es sind also mehrere Arbeitsgänge
notwendig. Außerdem ist diese Arbeitsweise nur anwendbar, wenn es zulässig ist,
daß die Laufbüchse auf der Welle sitzt, die Lauffläche also in radialer Richtung
über die Oberfläche der Welle vorragt, nicht dagegen dann, wenn die Lauffläche in
die Oberfläche der Welle fallen soll.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, aus Leichtmetall,
z. B. Aluminiumlegierung, bestehende Maschinenteile, wie Wellen u. dgl., mit einer
andersstoffigen, vornehmlich schwermetallischen Lauffläche zu versehen, ohne die
angegebenen fertigungstechnischen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Dieses Ziel
ist etfindungsgemäß dadurch erreichbar, daß die Lauffläche von einer
Büchse,
einem Ring, einer Kappe o. dgl. aus Schwermetall, z.'3. Stahl, gebildet und der
Grundkörper, beispielsweise eine Welle, aus Leichtmetall darin eingegossen wird.
Es empfiehlt sich, die Läufbüchse mit radialen Ausnehmungen zu versehen, welche
von dem Gießmaterial des Grundkörpers ausgefüllt werden. Manchmal ist es auch zweckvoll,
der Laufbüchse axiale Fortsätze zu geben, welche innen- und außenseitig vom Gießmaterial
des Grundkörpers umgeben werden.
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Erfindungsgemäß werden somit Maschinenteile, z. B. Wellen, mit andersstoffigen,
vorzugsweise schwermetallischen Lauf- bzw. Lagerflächen während der Erzeugung dieser
Maschinenteile im Wege des Gießens ausgerüstet. Es werden die die Laufflächen bildenden
Büchsen, Ringe, Kappen o. dgl. in geeigneter Weise in die Gießform, 'z. B. eine
Kokille, eingelegt, so daß sie beim Gießen des zugehörigen Maschinenteils
von dessen Material ausgefüllt werden. Die Erfindung zeichnet sich somit durch vereinfachte
Herstellung der betreffenden Maschinenteile aus. Die gesonderte Herstellung des
Maschinenteils und das nachträgliche Aufziehen der Laufbüchsen entfallen. Es braucht
auch bei der Erzeugung dieser Büchsen nicht mehr auf genaue Innenmaße geachtet zu
werden. Die Herstellung eines mit Laufflächen versehenen Maschinenteils ist mithin
nicht nur rascher, sondern auch billiger möglich als bisher.
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Es ist zwar bekannt, in Wellen aus Leichtmetall Lagerzapfen einzugießen,
welche aus Stahl oder sonstigem geeignetem Werkstoff bestehen. Dabei erfahren die
Zapfen in der Welle einen festen Halt, weil infolge des unterschiedlichen Schrumpfungskoeffizienten
der Werkstoffe das Wellenmaterial sich beim Erkalten mehr zusammenzieht als der
Zapfen. Offenbar wegen des unterschiedlichen Schrumpfungskoeffizienten hat man es
aber bisher für unmöglich gehalten, den Teil mit geringerer Schrumpfung, z. B. eine
schwermetallische Laufbüchse, mit Leichtmetall auszugießen und auf diese Weise auf
einen leichtmetallischen Grundkörper, z. B. eine Welle, aufzubringen. Es hat sich
nun überraschenderweise gezeigt, daß dies doch möglich ist, indem die Büchse mit
Hilfe von Ausnehmungen, die beim Gießvorgang vom Material des Grundkörpers ausgefüllt
werden, oder mit Hilfe von Ansätzen, welche vom Gießmaterial umgeben werden, in
ihrer Lage gesichert wird.
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Die bolzenförmigen, keilartigen oder sonstwie gestalteten Eingüsse,
mit welchen das Material des Grundkörpers in radiale Ausnehmungen der Laufbüchse
eingreift, hindern die Laufbüchse daran, sich gegenüber dem betreffenden Maschinenteil,
z. B. einer Welle, zu drehen. Diese Eingüsse übernehmen auch die Lagesicherung in
Achsrichtung. In dieser Richtung ist eine zusätzliche Sicherung erreichbar, indem
die Büchse teilweise in die Welle eingebettet ist. Darüber hinaus ist es durch die
Erfindung möglich, ein leichtmetallisches Maschinenteil, z. B. eine Welle, mit einer
andersstoffigen Laufbüchse zu versehen, deren Lauffläche mit der Oberfläche der
Welle zusammenfällt, indem die Büchse gänzlich in die Welle eingebettet wird, diese
also in radialer Richtung nicht überragt.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in der nachstehenden
Beschreibung der Zeichnung erläutert, welche einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
in schematischer Darstellung veranschaulicht. Es zeigt Fig. i und 2 eine Welle mit
einer Laufbüchse, die auf der Welle sitzt, im teilweisen Längsschnitt und im Querschnitt
nach A-A der Fig. i, Fig. 3 und 4 eine Welle mit teilweise eingebetteter Laufbüchse,
in teilweisem Längsschnitt und im Querschnitt nach B-B der Fig. 3, Fig. 5 und 6
eine Welle mit ganz eingebetteter Laufbüchse in teilweisem Längsschnitt und im Querschnitt
nach C-C der Fig. 5, Fig. 7 und 8 eine Welle mit ganz eingebetteter Laufbüchse in
anderer Ausbildung, in teilweisem Längsschnitt und im Querschnitt nach D-D der Fig.
7, Fig.9 und io eine Welle mit teilweise eingebetteter Laufbüchse in teilweisem
Längsschnitt und im Querschnitt nach E-E der Fig. 9, Fig. i i eine Rühr- und Preßschnecke
für Haushaltmaschinen im Längsschnitt, Fig. 12 eine Rührwelle für Speiseeismaschinen
in Ansicht, Fig. 13 eine Stirnansicht dazu mit Schnitt nach F-F der Fig. 12.
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Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. i bis io handelt es sich
um eine Welle a, die mit einer Laufbüchse b versehen ist. Die erstere mag aus Aluminiumlegierung,
die letztere aus Stahl bestehen. Es ist in jedem Falle die Welle a in die Büchse
b eingegossen. Diese wird vor dem Gießen in die Gießform, z. B. eine Kokille, eingelegt.
Das Gießmaterial füllt mithin die Büchse völlig aus.
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Bei der Ausbildung nach Fig. i und 2 ist die Büchse b mit radialen
Bohrungen c versehen, so daß das Gießmaterial bolzenartige Eingüsse d bildet.. Diese
legen die Büchse b in ihrer Lage fest. Sie sichern sie sowohl gegen Drehung als
auch gegen axiale Verschiebung. Ein etwaiger Schrumpfungsspalt, wie er bei größeren
Durchmessern möglicherweise auftritt, kann sich also nicht nachteilig auswirken.
Da die Oberfläche der Büchse nur als Lauf- bzw. Lagerfläche dient, also zwischen
Büchse und Welle keine nennenswerte Kraftübertragung stattfindet, so ist die Lagesicherung
durch die Eingüsse d völlig ausreichend.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 besitzt die Büchse b nutenförmige
Ausnehmungen e. Die Eingüsse f haben daher Leistenform. Die Büchse b ist, wie namentlich
Fig. 3 erkennen läß.t, teilweise in die Welle a eingebettet und auf diese Weise
gegen Längsverschiebung gesichert.
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Bei der Ausbildungsform gemäß Fig. 5 und 6 ist die Büchse b gänzlich
in die Welle a eingelassen, so daß ihre Lauffläche mit der Oberfläche der Welle
zusammenfällt. Auch in diesem Falle sind zweckvoll radiale Eingüsse d vorgesehen,
welche die Büchse b nicht gänzlich zu durchsetzen
brauchen, wie
dies beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 und 8 der Fall ist.
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Die Büchse b kann, wie Fig. 9 und io zeigen, in Achsrichtung verlaufende
Fortsätze g aufweisen, welche nicht nur innenseitig, sondern auch außenseitig von
dem Material der Welle a umgeben sind. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß die
Büchse durch den Schrumpfungsdruck festgelegt wird, den die Ringteile h auf die
Fortsätze g ausüben. Es ist in diesem Falle in der Regel entbehrlich, radiale Eingüsse
vorzusehen, wenngleich dies natürlich im Bedarfsfalle möglich ist.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. i i handelt es sich um eine Rühr-
und Preßschnecke i, wie sie bei Haushaltmaschinen Verwendung findet. In diese ist
einerseits ein Lagerbolzen k eingegossen. Der mit der Schnecke i einstückige
Lagerzapfen l trägt eine Laufbüchse yn, die mit dem Schneckenmaterial ausgegossen
ist. Diese Büchse besitzt einen radial vorstehenden Bund n, der nur teilweise in
den Schneckenkörper i einragt. Der überstehende Teil dieses Bundes bildet eine Anlauffläche
ö für das gegenüber der Laufbüchse m sich drehende Glied.
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Die Anwendung der Erfindung bei einer Rührwelle für Speiseeismaschinen
zeigen Fig. 12 und 13.
In die Welle p, welche einstückig mit den Rührflügeln
q gegossen ist, ist auf der einen Seite der Achsbolzen r eingegossen. Der Lagerzapfen
s trägt eine Laufbüchse t, die im Sinne der Erfindung z. B. mit Leichtmetall augegossen
ist und die radiale Eingüsse u der oben geschilderten Art enthält.
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Wenn die radialen Ausnehmungen der Büchse b durch die Büchse ganz
hindurchgehen, so kann ein Teil von ihnen dazu benutzt werden, die Büchse in der
Gießform zu halten, indem geeignete Zapfen der Form in die Ausnehmungen eingreifen.
Es ist aber selbstverständlich möglich, andere Mittel zum Festhalten der Büchse
in der Form vorzusehen, z. B. die Büchse mit kleinen, muldenartigen Rasten zu versehen,
die mit entsprechenden Gegenrasten der Form zusammen wirken. Im Sinne der Erfindung
können selbstverständlich nicht nur Laufbüchsen, sondern auch andere auf ihrer Oberfläche
stark beanspruchte Körper, z. B. Ringe, Kappen usw" mit dem Material des Grundkörpers
ausgegossen werden.