DE102006057022A1

DE102006057022A1 - Verfahren zur Befestigung einer Hülse auf einer Welle

Info

Publication number: DE102006057022A1
Application number: DE200610057022
Authority: DE
Inventors: Andreas Reichert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2008-06-05
Also published as: WO2008068095A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Befestigung einer Hülse auf einer Welle vorgeschlagen, insbesondere ein Verfahren zur Befestigung je einer Hülse (28, 30) auf der Eingangswelle (12) und der Ausgangswelle (14) eines Drehmomentsensors (10), wobei die Welle eine Kontur aufweist zur Verbindung mit der Hülse (28, 30) durch plastische Verformung. Hierbei wird eine Prägung (36a, b) als Teil einer negativen Kontur (32, 34, 36) an der Welle (12, 14) ausgebildet und die Hülse (28, 30) zur Arretierung in die Kontur eingepresst, wobei die Gesamtkontur nicht über den Durchmesser der Welle (12, 14) hinausragt und hierdurch ein Verdrehen und/oder Verschieben der Hülse (28, 30) zur Feinjustierung vor der abschließenden Arretierung zulässt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Befestigung einer Hülse auf einer Welle, insbesondere zur Befestigung je einer Hülse auf der Eingangswelle und der Ausgangswelle eines Drehmomentsensors, nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Ein derartiges Verfahren ist aus der EP 1 510 284 A1 bekannt, wobei beide Wellenstümpfe eines mit einem Torsionsstab arbeitenden Drehmomentsensors an ihrem Umfang jeweils mindestens ein zahnförmig oder trapezförmig vorspringendes Profil aufweisen, auf das je eine Kodierhülse aufgepresst wird. Diese Hülsen sitzen nach dem Aufschieben auf die Verzahnung im Wesentlichen unverdrehbar auf den Wellenstümpfen fest und werden zur Kenntlichmachung der Verdrehung der beiden Wellenstümpfe gegeneinander nachträglich mit einer Kodierung versehen. Für die Befestigung vorgefertigter Kodierringe ist dieses Verfahren ungeeignet, weil die Kodierringe nach dem Aufschieben bereits drehfest auf der Verzahnung sitzen und eine Feinjustierung der Kodierung der beiden Ringe zueinander nicht mehr möglich ist. Das bei diesem Verfahren nachträglich durchgeführte Einpressen der Kodierringe zwischen jeweils zwei Zahnkränzen auf jedem Wellenstumpf dient zur Sicherung der Kodierringe gegen eine Verschiebung in axialer Richtung.
Aus der DE 101 26 791 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Befestigung einer Messeinrichtung für die Erfassung eines Relativmomentes zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle eines Lenksystems bekannt, bei dem ein zylindrischer Blechring durch Verformelemente in mehrere diskrete, räumlich voneinander getrennte, vorzugsweise als Bohrungen ausgeführte Vertiefungen, eingepresst wird zur Sicherung des Blechrings auf der Welle. Hierbei ist eine sehr exakte Positionierung und Justierung der Verformelemente gegenüber den Bohrungen erforderlich, da andernfalls durch Achsabweichungen zwischen den Bohrungen und dem Stempel ein erhöhter Verschleiß an den Verformwerkzeugen auftritt und zusätzlich Rissbildungen in der Hülse auftreten können. Außerdem können Vertiefungen dieser Art, zum Beispiel Bohrungen, nicht in einem kontinuierlichen Drehverfahren hergestellt werden, wodurch zusätzliche Fertigungskosten entstehen.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat gegenüber dem geschilderten Stand der Technik den Vorteil, dass durch die Ausbildung einer Prägung als Teil einer negativen Kontur an der Welle die Möglichkeit geschaffen wird, die Hülse vor der endgültigen Befestigung auf der Welle noch zu verschieben und exakt zu justieren, bevor der zugehörige Abschnitt der Hülse in die Kontur eingepresst wird. Vorzugsweise ist hierbei die Prägung in einer umlaufenden Einpressnut in der Welle angebracht, so dass einerseits die Grundform der Kontur mit einem Standard-Drehverfahren hergestellt werden kann und die anschließende Prägung, vorzugsweise als zahnförmige Rändelung, in der Nut erfolgt. Das beim Prägen nach außen verdrängte Material ragt dabei nicht über die Oberfläche der Welle hinaus, so dass die Hülse auf der Welle bis zur abschließenden Einpressung in die Kontur verschiebbar und justierbar bleibt. Wenn hierbei der Einpressvorgang bis zum Boden der Kontur erfolgt, so wird die vorzugsweise zahnförmige Prägung zweckmäßigerweise am Boden der Kontur angebracht. Ein vorteilhafte Alternative bei der Ausgestaltung der Kontur besteht darin, als negative Kontur eine Nut vorzusehen, welche sich nach außen erweitert und im Bereich der abgeschrägten oder nach außen gekrümmten Ränder eine vorzugsweise zahnförmige Prägung aufweist, wodurch die notwendige Einpresstiefe der Hülse in die Kontur verringert werden kann. Das Einpressen der Hülse erfolgt hierbei zweckmäßigerweise durch eine plastische Verformung durch Rollen oder durch Eindrücken mit einem oder mehreren Stempeln
Insbesondere bei einer Ausgestaltung der Welle als Hohlwelle, wie sie bei einem Drehmomentsensor mit einem Torsionselement zwischen zwei Wellenstümpfen verwendet wird, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Kontur zum Einpressen der Hülse in einen auf der Welle angebrachten Wulst eingeformt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine ausreichende Wandstärke für die negative Kontur zur Verfügung steht, ohne dass die Festigkeit der Welle in diesem Bereich geschwächt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die Figur zeigt einen Schnitt durch eine zur Ausbildung eines Drehmomentsensors geteilte Hohlwelle mit je einer auf einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle befestigten Hülse.
Ausführungsform der Erfindung
In der Figur ist mit 10 ein Drehmomentsensor bezeichnet, wie er beispielsweise zur Erfassung des Lenkmomentes in die Lenksäule eines Kraftfahrzeuges integriert ist. Hierzu ist die Welle in eine Eingangswelle 12 und eine Ausgangswelle 14 unterteilt, zwischen denen eine Sensoranordnung 16 mit einer magnetischen Gebereinheit 18 und einer Fluxringeinheit 20 angeordnet ist zur Erfassung der Veränderung des magnetischen Flusses durch einen Sensor 19 bei einer Verdrehung der beiden Wellenteile gegeneinander. Weiterhin ist zwischen die Eingangswelle 12 und der Ausgangswelle 14 ein Lager 22 eingefügt sowie eine Klauenkupplung 24, welche den Verdrehwinkel zwischen den beiden Wellenteilen begrenzt. Das an der Eingangswelle 12 anliegende Drehmoment wird dabei bis zum Erreichen des durch die Klauenkupplung 24 begrenzten Verdrehwinkels von beispielsweise von +/– 6° durch einen Torsionsstab 26 übertragen, welcher mit beiden Wellenteilen 12 und 14 fest verbunden ist. Eine derartige Anordnung ist grundsätzlich bekannt und beispielsweise in der Patentanmeldung DE 10 2005 011 196 detailliert beschrieben, auf welche hinsichtlich der Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes Bezug genommen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur dauerhaften und räumlich exakten Befestigung einer Hülse 28 auf der Eingangswelle 12, beziehungsweise einer Hülse 30 auf der Ausgangswelle 14. Die Wellen 12 und 14 weisen jeweils im Bereich der Hülsen 28 und 30 eine negative Kontur in Form von umlaufenden Einpressnuten 32, 34 auf, in die zusätzlich jeweils eine Prägung 36, vorzugsweise in Gestalt einer zahnförmigen Rändelung eingearbeitet ist. Eine Prägung kann gegebenenfalls auch nachträglich in die Nuten 32, 34 oder in eine andere negative Kontur eingeformt werden durch verstärkten Einpressdruck eines Stempels 38, wobei die Kontur 32 und/oder 34 insbesondere am Boden beim Einpressen der Hülse 28, 30 verformt wird.
Die Prägung kann wahlweise als sägezahnartige, rippenförmige oder andersartig gestaltete Verformung am Boden der Einpressnut verlaufen, wie dies bei der Bezugsziffer 36a an der Eingangswelle 12 dargestellt ist. Es kann jedoch zusätzlich oder alternativ auch eine Prägung 36b im Bereich der seitlichen Nutränder vorgesehen werden, wie dies beispielhaft an der Ausgangswelle 14 dargestellt ist. Die Prägung 36b an den Nuträndern erfordert eine geringere Einpresstiefe der Hülsen 28 oder 30 als die Prägung 36a am Nutgrund. Die Ränder der Einpressnuten 32 und 34 können trapezförmig oder ballig gestaltet sein. Gallige Nutränder sind in der Einpressnut 32 bei der Bezugsziffer 33 gestrichelt dargestellt.
Das Einpressen der Hülsen 28, 30 in die Nuten 32, 34 erfolgt beim Ausführungsbeispiel durch plastische Verformung der Hülsen in Nutrichtung mittels eines rollenartigen Stempels 38, welcher in einem kontinuierlichen Arbeitsgang die Hülsen 28, 30 entlang des Umfangs der Wellen 12 und 14 in die Nuten 32 und 34 einpresst und hierbei bleibend verformt. Alternativ können ein oder mehrere, radial arbeitende Stempel 38 zum Einpressen der Hülsen 28, 30 verwendet werden.
Um eine Schwächung der Eingangswelle 12 und der Ausgangswelle 14 im Bereich der Einpressnuten 32 und 34 zu vermeiden ist auf die Wellen 12 und 14 im Bereich der Nuten 32 und 34 jeweils ein Wulst 40, 42 aufgebracht, welcher einteilig mit den Wellen 12 und 14 ausgebildet ist. Die negative Gestaltung der Konturen mit den Nuten 32 und 34 sowie den Prägungen 36 ermöglicht es, dass die Hülsen 28 und 30 nach dem Aufschieben auf die Wellen 12 und 14 noch in eine vorgegebene Lage als Nullstellung exakt zueinander ausgerichtet werden können, bevor die endgültige Fixierung der Hülsen 28 und 30 auf den Wellenteilen 12 und 14 erfolgt. Auf diese Weise wird einerseits noch eine Justierung der Hülsen nach der Vormontage ermöglicht und andererseits durch die Gestaltung der Einpressnuten 32 und 34 mit den Prägungen 36 eine sichere Arretierung der Hülsen 28 und 30 sowohl in Umfangsrichtung wie auch in Achsrichtung der Anordnung gewährleistet.

Claims

Verfahren zur Befestigung einer Hülse (28, 30) auf einer Welle (12, 14), insbesondere zur Befestigung je einer Hülse (12, 14) auf der Eingangswelle (12) und der Ausgangswelle (14) eines Drehmomentsensors (10), wobei die Welle eine Kontur aufweist zur Verbindung mit der Hülse durch plastische Verformung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prägung (36a, b) als Teil einer negativen Kontur (32, 34; 36) an der Welle (12, 14) ausgebildet ist und die Hülse (28, 30) zur Arretierung in die Kontur (32, 34; 36) eingepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung (36a, b) in einer umlaufenden Einpressnut (32, 34) in der Welle (12, 14) angebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung (36a) am Boden der Kontur (32) angebracht und die Hülse (28) in die Kontur (32, 36a) eingepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (32) schräge oder abgerundete Ränder mit einer Prägung (36b) im Bereich der Ränder aufweist und die Hülse (30) zumindest im Bereich der Ränder in die Kontur (32, 36b) eingepresst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (28, 30) durch wenigstens einen Stempel (38) plastisch verformt und dabei eine Prägung in der Kontur (32, 34; 36) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (28, 30) durch Rollen (38) plastisch verformt und dabei in die Kontur (32, 34; 36) eingedrückt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (32, 34; 36) in einen Wulst (40, 42) auf der Welle (12, 14) eingeformt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung (36a, b) als zahnförmige Rändelung ausgebildet wird.