DE10137296A1

DE10137296A1 - Halteelement zur Festelung eines Maschinenteils

Info

Publication number: DE10137296A1
Application number: DE10137296A
Authority: DE
Inventors: Fred Allmann; Hans-Juergen Friedrich; Peter Horling
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2021-08-02
Also published as: DE10137296B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Halteelement (1) zur Festlegung eines Maschinenteils (2), insbesondere eines Lagers, in einem Gehäuse (3), wobei das Halteelement (1) mindestens einen Gewindeabschnitt (4) zur Festlegung des Halteelements (1) am Gehäuse (3) aufweist. Zur Verbesserung der Festigkeit des Gewindeabschnitts ist das erfindungsgemäße Halteelement gekennzeichnet durch mindestens eine an mindestens einer Seite (5), insbesondere an einer Planfläche, des Halteelements (1) ringförmig um die Achse (6) des Gewindeabschnitts (4) Vertiefung (7, 8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Halteelement zur Festlegung eines Maschinenteils, insbesondere eines Lagers, in einem Gehäuse, wobei das Halteelement mindestens einen Gewindeabschnitt zur Festlegung des Halteelements am Gehäuse aufweist.
Halteelemente bzw. Haltebleche der eingangs genannten Art sind bekannt. Insbesondere bei Getrieben im Kraftfahrzeugbau müssen die zur Lagerung einer Welle dienenden Wälzlager in einem Gehäuseteil angeordnet und dort fixiert werden, so dass unter allen Betriebsumständen sichergestellt ist, dass das Lager fest im Gehäuse gehalten wird. Zu diesem Zweck sind ringförmige Halteelemente aus Blech bekannt, die mehrere Gewindeabschnitte über den Umfang verteilt aufweisen; mittels Schrauben werden diese Halteelement fixiert, so dass das Wälzlager einen sicheren Halt hat.
In nachteilhafter Weise stellt die Herstellung eines Halteelements der gattungsgemäßen Art einen hohen fertigungstechnischen Aufwand dar. Problematisch ist hierbei insbesondere, dass der Gewindeabschnitt, der meist durch einen Umformvorgang aus dem Material des Halteelements geformt wird, keine hinreichende Festigkeit aufweist. Im Betrieb kann es daher passieren, dass das Gewinde ausreißt und das Halteelement seine Aufgabe nicht mehr erfüllen kann. Weiterhin weisen die gattungsgemäßen Halteelemente zumeist eine hohe Kerbspannung auf, was ebenfalls zu einer vorzeitigen Materialermüdung führen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Halteelement der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass diese Nachteile überwunden werden. Insbesondere soll es möglich sein, den Gewindeabschnitt sehr stabil auszubilden, ohne dass es besonderer fertigungstechnischer Maßnahmen bedarf. Sowohl die statische als auch die dynamische Festigkeit des Gewindeabschnitts im Halteelement soll so hoch sein, dass unter allen typischen Belastungsfällen ein Ausreißen des Gewindes ausgeschlossen ist. Weiterhin soll vor allem darauf ein Augenmerk gerichtet sein, dass die Herstellung des Halteelements in sehr einfacher und damit ökonomischer Weise erfolgen kann.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist gekennzeichnet durch mindestens eine an mindestens einer Seite, insbesondere an einer Planfläche, des Halteelements ringförmig um die Achse des Gewindeabschnitts verlaufende Vertiefung. Diese konzentrisch zur Achse des Gewindeabschnitts verlaufende Vertiefung kann mit Vorteil V-förmig ausgebildet sein, wobei es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt hat, dass der der Achse des Gewindeabschnitts zugewandte Abschnitt der V-förmigen Vertiefung unter einem flacheren Winkel verläuft als der abgewandte Abschnitt der Vertiefung. Alternativ dazu kann die Vertiefung im Querschnitt jedoch auch eine rundliche Form, insbesondere die eines Bogens, aufweisen.
Mit dem erfindungsgemäßen Konzept wird erreicht, dass sich eine vorteilhafte Materialverdichtung durch Anbringung einer konzentrisch um die Gewindeachse verlaufenden Sicke (Vertiefung) ergibt, die verschiedene Vorteile aufweist: Das Material wird durch die Verfestigung positiv in Bezug auf die Festigkeit beeinflusst. Weiterhin "drückt" die einzubringende Sicke Material in Richtung Gewindegänge, so dass sich - im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen - ein zusätzlicher Gewindegang ergeben kann, der die Reißfestigkeit des Gewindeabschnitts wesentlich erhöht.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Höhe der Vertiefung mindestens 3%, vorzugsweise mindestens 5%, der Dicke des Grundkörpers des Halteelements, also der Dicke des Bleches, aus dem das Halteelement gefertigt ist, beträgt. Damit lassen sich die beschriebenen Vorteile in besonderer Weise nutzen.
Der Gewindeabschnitt weist weiterhin vorzugsweise eine größere Länge auf als die Dicke des Grundkörpers des Halteelements. Der die Dicke des Grundkörpers des Halteelements überragende Teil des Gewindeabschnitts ist dabei bevorzugt kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei der Kegelwinkel mindestens 5° beträgt.
Fertigungstechnische Vorteile ergeben sich, wenn weiterhin vorgesehen wird, dass die Vertiefung durch einen Fliesspressvorgang eingebracht wird. Hierdurch kommt es in besonderer Weise zu der gewünschten Materialverdichtung um den Bereich des Gewindeabschnitts herum.
Die Dicke des Grundkörpers des Halteelements an der Stelle der Vertiefung bzw. der Vertiefungen ist vorteilhafterweise mindestens um 5% geringer als die Dicke des Grundkörpers des Halteelements. Hierdurch wird ein sogenannter "Membran-Effekt" erreicht: Der Gewindeabschnitt ist mit geringerer Biegesteifigkeit an den restlichen Grundkörper des Halteelements angebunden, so dass Bewegungen bzw. Schwingungen beim späteren Einsatz des Halteelements leichter aufgenommen bzw. ausgeglichen werden können.
Ebenfalls wirkt es positiv mit Blick auf die Haltbarkeit und Lebensdauer des Gewindeabschnitts, wenn dessen Gewinde durch einen Walz- oder Rollvorgang eingebracht ist.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden verschiedene Vorteile erreicht:

- Bei der Wärmebehandlung des in Rede stehenden Halteelements ist keine Rissgefahr zu befürchten. Dem wird durch die hohe Materialverdichtung begegnet.
- Gleichermaßen ergibt sich durch den diesbezüglich günstigen Fließpress-Umformvorgang eine geringe Kerbspannung am fertigen Halteelement.
- Besonders vorteilhaft wird nunmehr ein weiterer Gewindegang durch die Materialanhäufung durch die eingeprägten Sicken gebildet; dieser verleiht dem Gewindeabschnitt eine höhere Ausreißfestigkeit. Die Festigkeit des Gewindes ist also erhöht.
- Durch die erzielte Kaltverfestigung durch Fließpressen wird generell eine höhere Zugfestigkeit im Material induziert.
- Aufgrund der vorgenannten Ausgestaltung ergibt sich auch eine höhere Dauerschwingfestigkeit im Betrieb des Halteblechs.
- Auch im Gewindegrund herrscht eine stärkere Materialanhäufung bzw. eine Materialverdichtung vor, so dass die Gefahr von Rissen im Gewindegrund reduziert ist. Auch kann das Gewindespiel besser eingehalten werden, da sich im Bereich des Gewindeabschnitts insgesamt eine massivere Ausgestaltung ergibt.
- Vor allem ist das erfindungsgegenständliche Halteelement in besonders einfacher Weise durch lediglich einen Umform-Arbeitsgang herstellbar. Dies bedeutet im Verhältnis zu vorbekannten Lösungen eine wesentliche Verbesserung der Herstellung derartiger Teile und damit eine ökonomischere Fertigung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch den Querschnitt durch ein PKW-Getriebe im Bereich der Wellenlagerung,
Fig. 2 schematisch die Seitenansicht eines Halteelements zur Festlegung eines Lagers in dem Getriebe gemäß Fig. 1,
Fig. 3 schematisch den Schnitt durch das in das Gehäuse eingelegte Halteblech im Bereich des Gewindes.
In Fig. 1 ist zu sehen, wie mittels eines Halteelements 1 aus Blech, das eine flache Grundkontur aufweist und im übrigen ringförmig ausgebildet ist, ein Maschinenteil in Form eines Wälzlagers 2 in einem Gehäuse 3 fixiert wird. Das Gehäuse 3 weist eine Bohrung für die Aufnahme des Lageraußenrings auf. Nach der Montage des Lagers 2 wird das Halteelement 1 angelegt und mit einer Schraubverbindung fixiert. Hierzu weist das Halteelement 1 Gewindeabschnitte 4 auf, die über die ringförmige Grundkontur des Halteelements äquidistant verteilt sind; bevorzugt kommen drei Gewindeabschnitte zum Einsatz (Versatz jeweils 120°).
Das Halteelement ist als solches noch einmal im Schnitt in Fig. 2 dargestellt. Hier kann insbesondere gesehen werden, dass die Gewindeabschnitte 4 (in Fig. 2 ist nur ein Abschnitt 4 zu sehen) axial die Grundkontur des Halteelements 1 überragen.
Details der Ausgestaltung des Halteelements gehen aus Fig. 3 hervor.
Die nach außen gerichtete Planfläche 5 (Seite) des Halteelements 1 fluchtet im vorliegenden Falle mit dem axialen Ende des Außenrings des Lagers 2. In diese Planfläche 5 ist eine ringförmig verlaufende Vertiefung 7 in Form einer Sicke mittels Fließpressen eingebracht, die konzentrisch um die Achse 6 des Gewindeabschnitts 4 herum verläuft. An der gegenüberliegenden Planseite des Halteelements 1 ist gleichermaßen eine Vertiefung 8 in konzentrisch verlaufender Sickenform eingebracht.
Wie weiter zu sehen ist, ist der Grundkörper des Halteelements 1 im wesentlichen mit einer Dicke b ausgeführt. Im "nach innen" gerichteten Teil des Gewindeabschnitts 4 überragt dieser axial den Grundkörper des Halteelements 1, was in der Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 9 markiert ist. Dieser axial überragende Teil 9 des Gewindeabschnitts 4 ist kegelstumpfförmig ausgeführt; die kegelstumpfförmige Außenkontur des Abschnitts 9 ist mit 10 bezeichnet. Der Winkel des Kegelstumpfs beträgt bevorzugt mindestens 5°. Die gesamte Erstreckung des Gewindeabschnitts 4 ist mit L bezeichnet.
Die durch einen Fliesspressvorgang eingebrachten Vertiefungen 7 bzw. 8 weisen eine Höhe t auf. Diese beträgt mindestens 3% der Dicke b des Grundkörpers des Halteelements 1. Hierdurch ergibt sich im Bereich der Vertiefungen 7 bzw. 8 eine Dickenreduzierung des Grundkörpers des Halteelements 1. Wie Fig. 3 entnommen werden kann, ist die Dicke d an der Stelle der Vertiefungen 7, 8 im Verhältnis zur Dicke b des Grundkörpers reduziert.
Damit der Fließpressprozess zur Einbringung der Vertiefung 7, also der V- förmigen Vertiefung, optimal erfolgen kann, weist der der Achse 6 des Gewindeabschnitts 4 zugewandte Abschnitt 11 der V-förmigen Vertiefung einen flacheren Winkel auf als der abgewandte Abschnitt 12 der Vertiefung 7.
Die Fertigung des Halteelements erfolgt in einem einzigen Umform- Arbeitsgang. In diesem werden sowohl die sickenförmigen Vertiefungen 7 als auch die Vertiefungen 8 eingeprägt. Gleichzeitig wird die kegelstumpfförmige Kontur des axial überragenden Teils 9 erzeugt. Durch den Fließpressprozess ergibt sich im Bereich des Gewindeabschnitts eine Materialanhäufung, die dazu führt, dass - im Verhältnis zu bekannten Halteblechen der gattungsgemäßen Art - ein zusätzlicher Gewindegang geschaffen wird, der dem Gewindeabschnitt eine deutlich höhere Festigkeit verleiht. Bezugszeichenliste 1 Halteelement
2 Maschinenteil
3 Gehäuse
4 Gewindeabschnitt
5 Planfläche (Seite) des Halteelements 1
6 Achse des Gewindeabschnitts 4
7 Vertiefung (Sicke)
8 Vertiefung (Sicke)
9 axial überragender Teil des Gewindeabschnitts 4
10 kegelstumpfförmige Außenkontur des Abschnitts 9
11 zugewandter Abschnitt der V förmigen Sicke
12 abgewandter Abschnitt der V förmigen Sicke
L Länge des Gewindeabschnitts 4
b Dicke des Grundkörpers des Halteelements 1
d Dicke an der Stelle der Vertiefung 7, 8
t Höhe der Vertiefung

Claims

1. Halteelement (1) zur Festlegung eines Maschinenteils (2), insbesondere eines Lagers, in einem Gehäuse (3), wobei das Halteelement (1) mindestens einen Gewindeabschnitt (4) zur Festlegung des Halteelements (1) am Gehäuse (3) aufweist, gekennzeichnet durch mindestens eine an mindestens einer Seite (5), insbesondere an einer Planfläche, des Halteelements (1) ringförmig um die Achse (6) des Gewindeabschnitts (4) verlaufende Vertiefung (7, 8).

2. Halteelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (7) im Querschnitt V-förmig ausgebildet ist.

3. Halteelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der der Achse (6) des Gewindeabschnitts (4) zugewandte Abschnitt (11) der V-förmigen Vertiefung (7) unter einem flacherem Winkel verläuft als der abgewandte Abschnitt (12) der Vertiefung (7).

4. Halteelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (8) im Querschnitt eine rundliche Form, insbesondere die Form eines Bogens, aufweist.

5. Halteelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (t) der Vertiefung (7, 8) mindestens 3%, vorzugsweise mindestens 5%, der Dicke (b) des Grundkörpers des Halteelements (1) beträgt.

6. Halteelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeabschnitt (4) eine größere Länge (L) aufweist als die Dicke (b) des Grundkörpers des Halteelements (1).

7. Halteelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der die Dicke (b) des Grundkörpers des Halteelements (1) überragende Teil (9) des Gewindeabschnitts (4) eine kegelstumpfförmige Außenkontur (10) hat.

8. Halteelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel des Kegelstumpfs mindestens 5° beträgt.

9. Halteelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (7, 8) durch einen Fliesspressvorgang eingebracht ist.

10. Halteelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (b) des Grundkörpers des Halteelements (1) an der Stelle der Vertiefung (7, 8) bzw. Vertiefungen einen um mindestens 5% geringeren Wert (d) aufweist.

11. Halteelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde des Gewindeabschnitts (4) durch einen Walz- oder Rollvorgang eingebracht ist.