WO2011160241A1 - Verfahren zur herstellung einer innenrändelung in einer aufnahmebohrung eines nabenkörpers - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer innenrändelung in einer aufnahmebohrung eines nabenkörpers Download PDF

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WO2011160241A1
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hub body
hub
knurling
innenrändelung
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PCT/CH2010/000162
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Peter Meusburger
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Jansen Ag
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    • F16D1/10Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D2001/103Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially the torque is transmitted via splined connections

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a running in the axial direction allegedlyrändelung in a receiving bore of a hub body, a hub body made with the method ren and a shaft assembly comprising such
  • Torque due to the purely positive connection between the hub body and shaft body against positive hub connections is relatively low and also highly dependent on the component temperatures.
  • a first aspect of the invention relates to a method for producing an axially extending internal knurling in a receiving bore of a hub body to form a hub connection between the hub body and a shaft body, preferably by pressing the hub body into axial direction on the shaft body.
  • the inner knurling is produced by rolling over the inner surface of the receiving bore with a knurling tool.
  • a polygonal or substantially circular inner knurling is produced. It is also preferred if an inner knurling is produced, which uniformly distributed over the circumference of the inner surface of the receiving bore knurls. Such knurls can be produced particularly well by rolling over the inner surface of the receiving bore with a knurling tool.
  • the inner surface of the receiving bore is passed over only in a partial region of its axial extension with the knurling tool, in another preferred embodiment over its entire axial extent.
  • the hub body or the design of the hub connection to be made with it one or the other embodiment may be more advantageous.
  • the inner surface of the receiving bore is rolled over its entire circumferential extension with the knurling tool, to produce an inner knurling over the entire circumference of the receiving bore.
  • the entire circumference of the receiving bore to form a positive connection in the circumferential direction is made usable.
  • this portion extends from one end of the receiving bore into the receiving bore. In this way, an inner knurling, which results at one end of the receiving bore the front side is completely open, so that the entire knurling depth is usable for a positive connection.
  • the inner surface of the receiving bore for generating the réellerändelung is repeatedly passed over with the knurling tool. As a result, the degree of deformation and with this the strength of the knurling is increased.
  • advertising hardened the knurled mecanical Kunststoffhalose the roll by over ⁇ generated to.
  • these are particularly resistant and are, for example, also particularly well for pressing on a seat with a smooth surface of a shaft body under a Einfurchen the knurl in this surface.
  • a second aspect of the invention relates to a hub body, preferably made of metal, with a
  • the inner knurling forms a substantially circular cylindrical inner contour of the receiving bore.
  • the inner knurling forms in a partial region of its axial extent over its entire axial extension a circumference or stepwise increasing in the axial direction in its circumference, preferably a truncated cone-shaped inner contour of the receiving bore.
  • one or the other embodiment may be more advantageous.
  • the hub body has a ratio of the mean diameter of its receiving bore to its smallest wall thickness in the radial direction of greater than 10, preferably. Greater than 15.
  • the receiving bore of the hub body has a curved introduction bevel, which merges into the inner surface of the receiving bore substantially without transition. This is used for self-centering in the manufacture of a hub connection with a shaft body and reduces, especially in hub connections, in which there is an interference fit between the hub body and a shaft body, the risk of abrupt Aufpresskraftstössen when joining and thus the risk of damage to the hub body.
  • introduction bevels have proven to be particularly suitable, which extend starting from the inner surface of the receiving bore according to the following function:
  • Y is the radial extension of the lead-in chamfer
  • X is the axial extent from the receiving bore
  • FL is the total length of the lead-in chamfer
  • is the chamfer angle at the end face of the hub body.
  • Hub body designed as an eccentric body, gear or crank.
  • a third aspect of the invention relates to a shaft assembly with one or more hub bodies according to the second aspect of the invention and a shaft body on which the hub bodies are respectively, preferably by pressing, attached to the Leksrändelitch their receiving holes.
  • the formation of such a shaft arrangement corresponds to the intended use of the hub body according to the second aspect of the invention.
  • the shaft body has one or more sections with a longitudinally-knurled outer contour, on which the hub body or bodies are fastened, preferably by pressing in the axial direction onto the longitudinally aligned outer contours.
  • the longitudinal knurls of the longitudinally knurled outer contour of the respective section and the inner knurling of the receiving bore of the hub body arranged on this section engage one another.
  • the positive connection between the hub body and shaft body is particularly pronounced.
  • the longitudinally aligned outer contours of the sections of the shaft body are progressively or gradually increasing in circumference, starting from an end of the section over a partial region of the longitudinal extension of the section or over its entire longitudinal extent.
  • FIG. 1 shows a section through a first inventive hub body
  • FIG. 2 shows a front view of the hub body of FIG. 1 during production of the inner knurling in its receiving bore;
  • FIG. 3 shows a section through a second hub body according to the invention
  • Figures 4a-4e are side views of various shaft body to form a shaft assembly according to the invention with the hub body of Figure 1 or Figure 3 ..;
  • FIG. 5 shows the shaft body from FIG. 4b when a hub body is pressed onto its longitudinal knurl to form a shaft arrangement according to the invention
  • Fig. 6 is a representation as the detail X of FIG. 5, but with a hub body according to the invention with a curved Ein Materialfase.
  • a first embodiment of a hub body 3 according to the invention is shown in section in FIG.
  • the hub body 3 has a receiving bore 6 with an axially running internal knurling 10 for engaging in corresponding longitudinal knurls 4 of the knurled portions 2 of the shaft bodies 1 shown in FIGS. 4a and 4b or for indenting into the surfaces of the smooth-surfaced portions 12 that shown in Figures 4d and 4e Shaft body 1 after pressing the hub body 3 on the respective shaft body.
  • the inner boundary 10 forms a circular cylindrical knurled inner contour of the receiving bore 6 over a large part of the axial extent of the hub body 3, to which a section c with a circular cylindrical smooth inner contour and then on the hole side pointing in the pressing direction P an introduction bevel 7 connects.
  • the inner knurling 10 consists of uniformly distributed over the entire circumference of the receiving bore 6 identical and parallel to the longitudinal axis of the receiving bore 6 extending knurls, which, as shown in Fig. 2, which shows the hub body 3 when generating the mecanicrändelung 10, by rolling the Inner surface of the receiving bore 6 are generated with a rolling tool 11.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a hub body 3 according to the invention in section.
  • This hub body 3 differs essentially from the hub body 3 shown in FIG. 1 in that the inner knurling 10 forms an inner contour of the receiving bore 6, which gradually increases in its circumference in its axial extent over its axial extent.
  • the hub body 3 has a significantly thicker wall.
  • FIGS. 4a-4e show side views of different shaft bodies for forming a shaft arrangement according to the invention with the hub body from FIG. 1 or FIG. 3.
  • the shaft bodies 1 are each formed in one piece and each have a portion 2 with a longitudinally-knurled outer contour (Figures 4a-4c) or a portion 12 with a smooth seat contour (Figures 4d-4e), as well as right and left thereof respectively a section 9 with a smooth outer contour. While the latter sections 9 are consistently formed as a circular cylinder, the sections 2 and 12 are formed differently with the longitudinally smoothed or smooth outer contour in the three embodiments.
  • the longitudinally-knurled outer contour is progressively and continuously increasing over one first section a of its longitudinal extension L, such that section 2 in this first section a has a truncated cone shape with longitudinal outer contour.
  • the pitch angle with respect to the longitudinal axis of the shaft body 1 is here about 10 °.
  • second portion b of the section 2 is formed as a circular cylinder with a longitudinally knurled outer contour.
  • the frustoconical portion a of section 2 has a smallest
  • the first portion a extends approximately over one third of the longitudinal extent L of the slow knurled portion 2.
  • the longitudinally-knurled outer contour is progressively and continuously increasing circumferentially, starting from one end of section 2 over its entire longitudinal extension L, such that the entire longitudinally-knurled section 2 has a truncated cone shape.
  • the section 2 here has a smallest outer diameter equal to the outer diameter d of the left section 9 with the smooth outer contour and a largest outer diameter Dl.
  • the pitch angle with respect to the longitudinal axis of the shaft body 1 is about 3 ° here.
  • the longitudinally-knurled outer contour is starting from one end of section 2 over its longitudinal extent L gradually increases in circumference, such that the section 2 is formed in a first subarea a as a circular cylinder with a longitudinal outer contour with an outer diameter D3 greater than the outer diameter d of the left section 9 with the smooth outer contour and in a second portion b, which adjoins directly to the first portion a, as a circular cylinder with lijnsgerändelter outer contour with an outer diameter Dl, which is greater than the outer diameter D3 of the first portion of section 2.
  • the two sections a, b each extend over one half of the longitudinal extent L of the slow-moving section 2.
  • the three embodiments according to FIGS. 4a to 4c have in common that the longitudinal extent L of the longitudinally-knurled portion 2 is greater than two-thirds of the largest diameter D1 of the respective section 2, that the longitudinally-knurled outer contour is formed by longitudinal knurls 4 distributed uniformly over the circumference of the outer contour is and that is the
  • Longitudinal knurl 4 each viewed in the longitudinal direction parallel to the longitudinal axis of the respective shaft body 1 extend.
  • the two embodiments of the shaft body 1 according to FIGS. 4d and 4e differ from the embodiments illustrated in FIGS. 4a and 4b only in that their sections 12 have a smooth outer contour instead of a longitudinally contoured outer contour into which the inner knurls 10 of the hub bodies 3 are made Figures 1 and 3 can be feared by pressing.
  • Fig. 5 shows the shaft body 1 of Fig. 4b when pressing a hub body 1 similar to that shown in Fig. 1 on its longitudinally knurled portion 2 to form a shaft assembly according to the invention.
  • the hub body 3 is shown cut.
  • the difference between the outer diameter d of the left cylindrical portion 9 with a smooth outer contour and the inner diameter D2 of the receiving bore 6 of the hub ⁇ body 3 exaggerated large.
  • the receiving bore 6 of the hub body 3 is provided over the major part of the axial extension of the hub body 3 with an inner knurling 10 extending in the axial direction, which forms a substantially circular cylindrical inner contour of the receiving bore 6.
  • the receiving bore 6 merges with an introduction bevel 7 into the end face 8 of the hub body 3.
  • the ratio of the inner diameter D2 of the receiving bore 6 of the hub body 3 to the smallest wall thickness W in the radial direction of the hub body 3 is about 2, so it is a relatively thick-walled hub body third
  • FIG. 6 shows a representation like the detail X of FIG. 5, but with a hub body 3 according to the invention with another introduction chamfer 7.
  • This hub body 3 has a curved introduction chamfer 7, which merges into the cylindrical inner surface 5 of the receiving bore 6 substantially without transition ,

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer in axialer Richtung verlaufenden Innenrändelung (10) in einer Aufnahmebohrung (6) eines Nabenkörpers (3) zur Bildung einer Nabenverbindung zwischen dem Nabenkörper (3) und einem Wellenkörper (1), insbesondere durch Aufpressen des Nabenkörpers (3) in axialer Richtung auf den Wellenkörper (1). Erfindungsgemäss wird die Innenrändelung (10) durch Überwälzen der Innenfläche der Aufnahmebohrung (6) mit einem Rändelwerkzeug (11) erzeugt. Hierdurch wird es möglich, kostengünstig einen Nabenkörper (3) zur Verfügung zu stellen, der Formschlusskonturen für eine umfangsmässig formschlüssige Nabenverbindung in seiner Aufnahmebohrung (6) aufweist.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Innenrändelung in einer Au nahmebohrung eines Nabenkörpers
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer in axialer Richtung verlaufenden Innenrändelung in einer Aufnahmebohrung eines Nabenkörpers, einen Nabenkörper hergestellt mit dem Verfah- ren sowie eine Wellenanordnung umfassend einen solchen
Nabenkörper gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche .
STAND DER TECHNIK
Für die Herstellung von Nabenverbindungen zwischen einem Wellenkörper und einem Nabenkörper sind heute verschiedenste Techniken bekannt.
So ist es z.B. seit Langem gängige Praxis im Maschinenbau, Nabenkörper mit einer zylindrischen Aufnah- mebohrung durch Aufpressen oder Aufschrumpfen auf einen zylindrischen Sitz mit einem Wellenkörper zu verbinden. Auch ist es bekannt, derartige Wellenkörper und Nabenkörper über Spannhülsen miteinander zu verbinden.
Solche Presssitz-Nabenverbindungen weisen je- doch den Nachteil auf, dass das mit ihnen übertragbare
Drehmoment aufgrund der rein kraftschlüssigen Verbindung zwischen Nabenkörper und Wellenkörper gegenüber formschlüssigen Nabenverbindungen relativ gering ist und zudem stark von den Bauteiltemperaturen abhängig ist.
Wird die Nabenverbindung durch Aufpressen oder Aufschrumpfen hergestellt, ergibt sich zudem der Nachteil, dass dieses Fügeverfahren enge Toleranzen betreffend die Durchmesser der Aufnahmebohrung und des Sitzes verlangt, was erhöhte Anforderungen an die Fertigung stellt und mit entsprechenden Kosten verbunden ist. Wird die Nabenverbindung über eine Spannhülse hergestellt, ergeben sich nicht unerhebliche Zusatzkosten für die Spannhülse. Auch erfordert die Spannhülse zusätzlichen Bauraum, wodurch der Durchmesser der Aufnahmebohrung des Nabenkörpers vergrössert wird und entsprechend auch die erforderlichen Mindest-Aussenabmessungen desselben .
Bei den heute bekannten formschlüssigen Nabenverbindungen werden der Wellenkörper und die Aufnahmebohrung des Nabenkörpers vor dem Fügen mittels zerspanen- der Bearbeitungsverfahren mit korrespondierenden Formschlusskonturen oder mit Formschlusskonturen zur Aufnahme von Hilfsteilen, wie z.B. von Passfedern, versehen. Diese Nabenverbindungen weisen die meisten der zuvor genannten Nachteile der rein kraftschlüssigen Nabenverbindungen nicht auf, stattdessen aber den grossen Nachteil, dass die Herstellung solcher Formschlusskonturen insbesondere in der Aufnahmebohrung des Nabenkörpers sehr aufwendig ist, wodurch der Nabenkörper und mit ihm die gesamte Nabenverbindung sehr teuer wird.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Formschlusskonturen für eine formschlüssige Nabenverbindung in der Aufnahmebohrung eines Nabenkörpers sowie einen Nabenkörper zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor erwähnten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen oder diese zumindest teilweise vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Demgemäss betrifft ein erster Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer in axialer Richtung verlaufenden Innenrändelung in einer Aufnahmebohrung eines Nabenkörpers zur Bildung einer Nabenverbin- dung zwischen dem Nabenkörper und einem Wellenkörper, bevorzugterweise durch Aufpressen des Nabenkörpers in axialer Richtung auf den Wellenkörper . Erfindungsgemäss wird die Innenrändelung durch Überwälzen der Innenfläche der Aufnahmebohrung mit einem Rändelwerkzeug erzeugt.
Hierdurch wird es möglich, kostengünstig einen Nabenkörper zur Verfügung zu stellen, der Form- Schlusskonturen für eine umfangsmässig formschlüssige Nabenverbindung in seiner Aufnahmebohrung aufweist.
Mit Vorteil wird eine vieleckige oder im Wesentlichen kreisrund ausgebildete Innenrändelung erzeugt. Auch ist es bevorzugt, wenn eine Innenrändelung erzeugt wird, welche gleichmässig über den Umfang der Innenfläche der Aufnahmebohrung verteilte Rändel aufweist. Derartige Rändelungen lassen sich besonders gut durch Überwälzen der Innenfläche der Aufnahmebohrung mit einem Rändelwerkzeug erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Innenfläche der Aufnahmebohrung nur in einem Teilbereich ihrer axialen Erstreckung mit dem Rändelwerkzeug überwälzt, in einer anderen bevorzugten Ausführungsform über ihre gesamte axiale Erstreckung. Je nach Verwendung des Nabenkörpers bzw. Ausgestaltung der mit diesem zu erstellenden Nabenverbindung kann die eine oder die andere Äusführungsform vorteilhafter sein.
Bevorzugterweise wird die Innenfläche der Aufnahmebohrung über ihre gesamte Umfangserstreckung mit dem Rändelwerkzeug überwälzt, zur Erzeugung einer Innenrändelung über den gesamten Umfang der Aufnahmebohrung . Hierdurch wird der gesamte Umfang der Aufnahmebohrung zur Bildung eines Formschlusses in Umfangsrichtung nutzbar gemacht .
Dabei ist es bei Ausführungsformen, bei denen die Innenfläche der Aufnahmebohrung nur in einem Teilbereich ihrer axialen Erstreckung mit dem Rändelwerkzeug überwälzt wird, bevorzugt, dass sich dieser Teilbereich von einem Ende der Aufnahmebohrung in die Aufnahmebohrung hinein erstreckt. Auf diese Weise ergibt sich eine Innenrändelung, welche an einem Ende der Aufnahmebohrung stirnseitig vollständig offen ist, so dass die gesamte Rändelungstiefe für einen Formschluss nutzbar ist.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Innenfläche der Aufnahmebohrung zur Erzeugung der Innenrändelung mehrfach mit dem Rändelwerkzeug überwälzt. Hierdurch wird der Umformungsgrad und mit diesem die Festigkeit der Rändelung erhöht .
Auch ist es bevorzugt, dass die durch Über¬ wälzen erzeugten Rändel der Innenrändelung gehärtet wer- den. Hierdurch sind diese besonders widerstandsfähig und eignen sich z.B. auch besonders gut zum Aufpressen auf einen Sitz mit glatter Oberfläche eines Wellenkörpers unter einem Einfurchen der Rändel in diese Oberfläche.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Nabenkörper, vorzugsweise aus Metall, mit einer
Aufnahmebohrung mit einer in axialer Richtung verlaufenden Innenrändelung, welcher mit dem Verfahren gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung hergestellt ist. Derartige Nabenkörper lassen sich im Vergleich zu vergleichbaren Nabenkörpern des Standes der Technik relativ kostengünstig herstellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Nabenkörpers bildet die Innenrändelung eine im Wesentlichen kreiszylindrische Innenkontur der Aufnahmebohrung .
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Nabenkörpers bildet die Innenrändelung in einem Teilbereich ihrer axialen Erstreckung über ihre gesamte axiale Erstreckung eine in axialer Richtung in ihrem Umfang stufenlos oder stufenweise zunehmende, bevorzugterweise kegelstumpfförmige Innenkontur der Aufnahmebohrung .
Je nach Ausgestaltung des zur Bildung einer Nabenverbindung mit dem Nabenkörper vorgesehenen Wellenkörpers kann die eine oder die andere Ausführungsform vorteilhafter sein.
Erstrecken sich die Rändel der Innenrändelung jeweils in Längsrichtung gesehen parallel zur Längsachse der Aufnahmebohrung des Nabenkörpers, was bevorzugt ist, so ergibt sich der Vorteil, dass der Formschluss einer mit dem Nabenkörper hergestellten Nabenverbindung in axialer Richtung neutral ist, d.h. dass bei Belastung in Um- fangsrichtung keine Axialkraft komponenten auftreten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Nabenkörper ein Verhältnis vom mittleren Durchmesser seiner Aufnahmebohrung zu seiner kleinsten Wandstärke in radialer Richtung von grösser 10, bevorzugterweise .von grösser 15 auf. Bei derartigen „dünnwandigen" Nabenkörpern kommen die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zum Tragen.
Weiter ist es bevorzugt, dass die Aufnahmebohrung des Nabenkörpers eine gewölbte Einführungsfase aufweist, welche im Wesentlichen übergangslos in die In- nenflache der Aufnahmebohrung übergeht. Diese dient der Selbstzentrierung bei der Herstellung einer Nabenverbindung mit einem Wellenkörper und verringert insbesondere bei Nabenverbindungen, bei denen es zu einer Presspassung zwischen dem Nabenkörper und einem Wellenkörper kommt, die Gefahr von abrupten Aufpresskraftstössen beim Fügen und damit das Risiko einer Schädigung des Nabenkörpers.
Dabei haben sich Einführungsfasen als besonders geeignet erwiesen, welche sich ausgehend von der Innenfläche der Aufnahmebohrung gemäss der folgenden Funktion erweitern:
Y = X2 * tan α / (2 * FL)
In dieser Funktion ist Y die radiale Erweiterung der Ein- führungsfase, X die axiale Erstreckung ausgehend von der Aufnahmebohrung, FL die Gesamtlänge der Einführungsfase und α der Fasenwinkel an der Stirnfläche des Nabenkörpers. Durch diese Funktion ergibt sich eine stetige Steigung des Fasenwinkels von 0° bis zur Stirnfläche hin. Bevorzugterweise ist der erfindungsgemässe
Nabenkörper als Exzenterkörper, Zahnrad oder Kurbel ausgebildet .
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Wellenanordnung mit einem oder mehreren Nabenkörpern gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung und einem Wellenkörper, auf welchem die Nabenkörper jeweils, bevorzugterweise durch Aufpressen, mit den Längsrändelungen ihrer Aufnahmebohrungen befestigt sind. Die Bildung einer solchen Wellenanordnung entspricht der bestimmungsgemässen Verwendung des Nabenkörpers gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Wellenanordnung weist der Wellenkörper einen oder mehrere Abschnitte mit einer längsgerändelten Aussenkontur auf, auf welchen entsprechend der oder die Nabenkörper, bevorzugterweise durch Aufpressen in axialer Richtung auf die längsgerändelten Aussenkonturen, befestigt sind. Dabei greifen die Längsrändel der längsgerändelten Aussenkontur des jeweiligen Abschnitts und die Innenrändelung der Auf- nahmebohrung des auf diesem Abschnitt angeordneten Nabenkörpers ineinander ein. Bei derartigen Wellenanordnungen ist der Formschluss zwischen Nabenkörper und Wellenkörper besonders ausgeprägt.
Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die längsgerändelten Aussenkonturen der Abschnitte des Wellenkörpers jeweils ausgehend von einem Ende des Abschnitts über einen Teilbereich der Längserstreckung des Abschnitts oder über dessen gesamte Längserstreckung im Umfang stufenlos oder stufenweise zunehmend sind.
Hierdurch wird bei der Herstellung der jeweiligen Nabenverbindung die Selbstzentrierung verbessert und insbesondere im Falle der Herstellung einer Nabenverbindung, bei der es zu einer Presspassung zwischen dem Nabenkörper und dem Wellenkörper kommt, die Gefahr von abrupten Aufpresskraftstössen beim Fügen und damit das Risiko einer Schädigung des Nabenkörpers verringert. KÜRZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen ersten er- findungsgemässen Nabenkörper;
Fig. 2 eine Vorderansicht auf den Nabenkörper aus Fig. 1 beim Erzeugen der Innenrändelung in seiner Aufnahmebohrung;
Fig. 3 einen Schnitt durch einen zweiten er- findungsgemässen Nabenkörper;
die Figuren 4a-4e Seitenansichten verschiedener Wellenkörper zur Bildung einer erfindungsgemässen Wellenanordnung mit dem Nabenkörper aus Fig. 1 oder aus Fig. 3;
Fig. 5 den Wellenkörper aus Fig. 4b beim Aufpressen eines Nabenkörpers auf dessen Längsrändel zur Bildung einer erfindungsgemässen Wellenanordnung; und
Fig. 6 eine Darstellung wie das Detail X aus Fig. 5, jedoch mit einem erfindungsgemässen Nabenkörper mit einer gewölbten Einführungsfase.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Eine erste Ausführungsform eines erfindungs- gemässen Nabenkörpers 3 ist in Fig. 1 im Schnitt dargestellt.
Der Nabenkörper 3 weist eine Aufnahmebohrung 6 mit einer in axialer Richtung verlaufenden Innenrändelung 10 auf, zum Eingreifen in entsprechende Längsrändel 4 der gerändelten Abschnitte 2 der in den Figuren 4a und 4b dargestellten Wellenkörper 1 oder zum Einfurchen in die Oberflächen der mit glatten Oberflächen versehenen Abschnitte 12 der in den Figuren 4d und 4e dargestellten Wellenkörper 1 nach einem Aufpressen des Nabenkörpers 3 auf den jeweiligen Wellenkörper 1.
Wie zu erkennen ist, bildet die Innenrände- lung 10 über einen Grossteil der axialen Erstreckung des Nabenkörpers 3 eine kreiszylindrische gerändelte Innen- kontur der Aufnahmebohrung 6, an welche sich auf der in Aufpressrichtung P zeigenden Bohrungsseite ein Abschnitt c mit einer kreiszylindrischen glatten Innenkontur und sodann eine Einführungsfase 7 anschliesst.
Die Innenrändelung 10 besteht aus gleichmäs- sig über den gesamten Umfang der Aufnahmebohrung 6 verteilten identischen und parallel zur Längsachse der Aufnahmebohrung 6 verlaufenden Rändeln, welche, wie aus Fig. 2 hervorgeht, welche den Nabenkörper 3 beim Erzeugen der Innenrändelung 10 zeigt, durch Überwälzen der Innenfläche der Aufnahmebohrung 6 mit einem Wälzwerkzeug 11 erzeugt werden.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemässen Nabenkörpers 3 im Schnitt. Dieser Nabenkörper 3 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von dem in Fig. 1 dargestellten Nabenkörper 3, dass die Innenrändelung 10 über ihre axiale Erstreckung eine in axialer Aufpressrichtung P in ihrem Umfang stufenweise zunehmende Innenkontur der Aufnahmebohrung 6 bildet. Auch ist hier der Nabenkörper 3 deutlich dickwandiger ausge- führt.
Die Figuren 4a-4e zeigen Seitenansichten verschiedener Wellenkörper zur Bildung einer erfindungsgemässen Wellenanordnung mit dem Nabenkörper aus Fig. 1 bzw. Fig. 3.
Wie zu erkennen ist, sind die Wellenkörper 1 jeweils einstückig ausgebildet und weisen jeweils einen Abschnitt 2 mit einer längsgerändelten Aussenkontur (Figuren 4a-4c) oder einen Abschnitt 12 mit einer glatten Sitzkontur (Figuren 4d-4e) auf, sowie rechts und links davon jeweils einen Abschnitt 9 mit einer glatten Aussenkontur. Während die letztgenannten Abschnitte 9 durchwegs als Kreiszylinder ausgebildet sind, sind die Abschnitte 2 bzw. 12 mit der längsgerändelten bzw. glatten Aussenkontur bei den drei Ausführungsformen unterschiedlich ausgebildet.
Bei der in Fig. 4a dargestellten Ausführungs- form ist die längsgerändelte Aussenkontur ausgehend von einem Ende des Abschnitts 2 über einen ersten Teilbereich a von dessen Längserstreckung L im Umfang stufenlos und stetig zunehmend, derart, dass der Abschnitt 2 in diesem ersten Teilbereich a eine Kegelstumpfform mit längsgerän- delter Aussenkontur aufweist. Der Steigungswinkel gegenüber der Längsachse des Wellenkörpers 1 beträgt hier etwa 10°. Im anderen, zweiten Teilbereich b ist der Abschnitt 2 als ein Kreiszylinder mit längsgerändelten Aussenkontur ausgebildet. Wie zu erkennen ist, weist der kegelstumpf- förmige Teilbereich a des Abschnitts 2 einen kleinsten
Aussendurchmesser gleich dem Aussendurchmesser d des linken Abschnitts 9 mit der glatten Aussenkontur und einen grössten Aussendurchmesser gleich dem Aussendurchmesser Dl des zweiten Teilbereichs b des längsgerändelten Ab- Schnitts 2 auf. Im vorliegenden Fall erstreckt sich der erste Teilbereich a etwa über ein Drittel der Längserstreckung L des langsgerändelten Abschnitts 2.
Bei der in Fig. 4b dargestellten Ausführungsform ist die längsgerändelte Aussenkontur ausgehend von einem Ende des Abschnitts 2 über dessen gesamte Längserstreckung L im Umfang stufenlos und stetig zunehmend, derart, dass der gesamte längsgerändelte Abschnitt 2 eine Kegelstumpfform aufweist. Wie zu erkennen ist, weist der Abschnitts 2 hier einen kleinsten Aussendurchmesser gleich dem Aussendurchmesser d des linken Abschnitts 9 mit der glatten Aussenkontur und einen grössten Aussendurchmesser Dl auf. Der Steigungswinkel gegenüber der Längsachse des Wellenkörpers 1 beträgt hier etwa 3°.
Bei der in Fig. 4c dargestellten Ausführungs- form ist die längsgerändelten Aussenkontur ausgehend von einem Ende des Abschnitts 2 über dessen Längserstreckung L im Umfang stufenweise zunehmend, derart, dass der Abschnitt 2 in einem ersten Teilbereich a als Kreiszylinder mit längsgerändelter Aussenkontur mit einem Aussendurch- messer D3 grösser als der Aussendurchmessen d des linken Abschnitts 9 mit der glatten Aussenkontur ausgebildet ist und in einem zweiten Teilbereich b, welcher direkt an den ersten Teilbereich a anschliesst, als Kreiszylinder mit längsgerändelter Aussenkontur mit einem Aussendurchmesser Dl, welcher grösser ist als der Aussendurchmesser D3 des ersten Teilbereichs des Abschnitts 2. Im vorliegenden Fall erstrecken sich die beiden Teilbereiche a, b jeweils über eine Hälfte der Längserstreckung L des langsgerän- delten Abschnitts 2.
Den drei Ausführungsformen gemäss den Figuren 4a bis 4c ist gemeinsam, dass die Längserstreckung L des längsgerändelten Abschnitts 2 jeweils grösser als zwei Drittel des grössten Durchmessers Dl des jeweiligen Abschnitts 2 ist, dass die längsgerändelte Aussenkontur durch gleichmässig über den Umfang der Aussenkontur verteilte Längsrändel 4 gebildet ist und dass sich die
Längsrändel 4 jeweils in Längsrichtung gesehen parallel zur Längsachse des jeweiligen Wellenkörpers 1 erstrecken.
Die zwei Ausführungsformen des Wellenkörpers 1 gemäss den Figuren 4d und 4e unterscheiden sich von den in den Figuren 4a und 4b dargestellten Ausführungsformen lediglich dadurch, dass ihre Abschnitte 12 an Stelle einer längsgerändelten Aussenkontur eine glatte Aussenkontur aufweisen, in welche die Innenrändel 10 der Nabenkörper 3 aus den Figuren 1 und 3 durch Aufpressen eingefurcht werden können.
Fig. 5 zeigt den Wellenkörper 1 aus Fig. 4b beim Aufpressen eines Nabenkörpers 1 ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten auf seinen längsgerändelten Abschnitt 2 zur Bildung einer erfindungsgemässen Wellenanordnung. Der Nabenkörper 3 ist geschnitten dargestellt. Dabei ist der Unterschied zwischen dem Aussendurchmesser d des linken zylindrischen Abschnitts 9 mit glatter Aussenkontur und dem Innendurchmesser D2 der Aufnahmebohrung 6 des Naben¬ körpers 3 übertrieben gross dargestellt.
Wie zu erkennen ist, ist die Aufnahmenbohrung 6 des Nabenkörpers 3 über den Grossteil der axialen Erstreckung des Nabenkörpers 3 mit einer in axialer Rich- tung verlaufenden Innenrändelung 10 versehen, welche eine im Wesentlichen kreiszylindrische Innenkontur der Aufnahmebohrung 6 bildet. An der in Aufpressrichtung P zeigenden Bohrungsseite geht die Aufnahmebohrung 6 mit einer Einführungsfase 7 in die Stirnfläche 8 des Nabenkörpers 3 übergeht.
Im vorliegenden Fall ist das Verhältnis vom Innendurchmesser D2 der Aufnahmebohrung 6 des Nabenkörpers 3 zu der kleinsten Wandstärke W in radialer Richtung des Nabenkörpers 3 etwa 2, es handelt sich also um einen relativ dickwandigen Nabenkörper 3.
Fig. 6 zeigt eine Darstellung wie das Detail X aus Fig. 5, jedoch bei einem erfindungsgemässen Nabenkörper 3 mit einer anderen Einführungsfase 7. Dieser Nabenkörper 3 weist eine gewölbte Einführungsfase 7 auf, welche im Wesentlichen übergangslos in die zylindrische Innenfläche 5 der Aufnahmebohrung 6 übergeht. Dabei erweitert sich die Einführungsfase 7 ausgehend von der Innenfläche 5 der Aufnahmebohrung 6 gemäss der Funktion Y = X2 * tan α / (2 * FL) , wobei Y die radiale Erweiterung der Einführungsfase 7, X die axiale Erstreckung ausgehend von der Aufnahmebohrung 6, FL die Gesamtlänge der Einführungsfase 7 und der Fa- senwinkel an der Stirnfläche 8 des Nabenkörpers 3 ist.
Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der nun folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann .

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung einer in axialer Richtung verlaufenden Innenrändelung (10) in einer Aufnahmebohrung (6) eines Nabenkörpers (3) zur Bildung einer Nabenverbindung zwischen dem Nabenkörper (3) und einem
Wellenkörper (1) insbesondere durch Aufpressen des Nabenkörpers (3) in axialer Richtung auf den Wellenkörper (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrändelung (10) durch Überwälzen der Innenfläche der Aufnahmebohrung (6) mit einem Rändelwerkzeug (11) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche der Aufnahmebohrung (6) nur in einem Teilbereich (a) ihrer axialen Erstreckung mit dem Rändelwerkzeug (11) überwälzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche der Aufnahmebohrung (6) über ihre gesamte axiale Erstreckung (L) mit dem Rändelwerkzeug (11) überwälzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche der
Aufnahmebohrung (6) über ihre gesamte Umfangserstreckung mit dem Rändelwerkzeug (11) überwälzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2 und nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilbereich (a) der axialen Erstreckung (L) der Innenfläche der Aufnahmebohrung (6) mit dem Rändelwerkzeug (11) überwälzt wird, der sich von einem Ende der Aufnahmebohrung (6) in die Auf ahmebohrung (6) hinein erstreckt.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche der
Aufnahmebohrung zur Erzeugung der Innenrändelung (10) mehrfach mit dem Rändelwerkzeug (11) überwälzt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Überwäl- zen erzeugte Rändel der Innenrändelung (10) gehärtet werden .
8. Nabenkörper (3), insbesondere aus Metall, mit einer Aufnahmebohrung (6) mit einer in axialer Richtung verlaufenden Innenrändelung (10) , hergestellt mit dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche.
9. Nabenkörper (3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrändelung (10) eine im
Wesentlichen kreiszylindrische Innenkontur der Aufnahmebohrung bildet.
10. Nabenkörper (3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrändelung (10) zumindest in einem Teilbereich ihrer axialen Erstreckung (L) eine in axialer Richtung in ihrem Umfang stufenlos oder stufenweise zunehmende, insbesondere kegelstumpfförmige Innenkontur der Aufnahmebohrung (6) bildet.
11. Nabenkörper (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrändelung
(10) über ihre gesamte axiale Erstreckung eine in axialer Richtung in ihrem Umfang stufenlos oder stufenweise zunehmende, insbesondere kegelstumpfförmige Innenkontur der Aufnahmebohrung (6) bildet.
12. Nabenkörper (3) nach einem der Ansprüche
8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rändel der Innenrändelung (10) jeweils in Längsrichtung gesehen parallel zur Längsachse der Aufnahmebohrung (6) erstrecken.
13. Nabenkörper (3) nach einem der Ansprüche
8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenkörper (3) ein Verhältnis vom mittleren Durchmesser (D2) der Innenkontur seiner Aufnahmebohrung (6) zu seiner kleinsten Wandstärke (W) in radialer Richtung von grösser 10, ins- besondere von grösser 15 aufweist.
14. Nabenkörper (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenkörper (3) eine gewölbte Einführungsfase (7) aufweist, welche im Wesentlichen übergangslos in die Innenfläche seiner Auf- nahmebohrung (6) übergeht.
15. Nabenkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einführungs ase (7) ausgehend von der Innenfläche der Aufnahmebohrung (6) gemäss der Funktion
Y = X2 * tan a / (2 * FL) erweitert, wobei Y die radiale Erweiterung der Einführungsfase (7), X die axiale Erstreckung ausgehend von der Innenfläche der Aufnahmebohrung (6) , FL die Gesamtlänge der Einführungsfase (7) und α der Fasenwinkel an der Stirnfläche (8) des Nabenkörpers (3) ist.
16. Nabenkörper (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Exzenterkörper, ein Zahnrad oder eine Kurbel ist.
17. Wellenanordnung umfassend einen oder mehrere Nabenkörper (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 16 und einen Wellenkörper (1), auf welchem die Nabenkörper (3) jeweils insbesondere durch Aufpressen mit ihren Aufnahmebohrungen (6) befestigt sind.
18. Wellenanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenkörper (1) einen oder mehrere Abschnitte (2) mit einer längsgerändelten Aussenkon- tur aufweist und die Nabenkörper (3) jeweils auf einen dieser Abschnitte (2) aufgepresst sind, derart, dass jeweils die Innenrändelung (10) der Aufnahmebohrung (6) in die längsgerändelte Aussenkontur eingreift.
19. Wellenanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die längsgerändelten Aussenkonturen der Abschnitte (2) jeweils ausgehend von einem Ende des Abschnitts (2) zumindest über einen Teilbereich (a) der Längserstreckung (L) des Abschnitts (2) stufenlos oder stufenweise im Umfang zunehmend sind.
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