DE102013223005A1

DE102013223005A1 - Verfahren zum Verbinden einer Buchse mit einem Bauteil

Info

Publication number: DE102013223005A1
Application number: DE201310223005
Authority: DE
Inventors: Gregor Kröner; Christian Andres
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2015-05-13

Abstract

Bei einem Verfahren zum Verbinden einer Buchse 2 mit einem Bauteil 1, das eine Bohrung 13 zur Aufnahme eines zylinderförmigen Buchsenkörpers 20 aufweist, wobei ein Ende des Buchsenkörpers 20 zum Vermeiden einer Relativbewegung zwischen der Buchse 2 und dem Bauteil 1 durch plastische Verformung in Formschluss mit dem Bauteil 1 gebracht wird, wird mindestens ein Ende des zylinderförmigen Buchsenkörpers 20 durch axiales Stauchen mittels einer Einpressvorrichtung 3 plastisch verformt und legt sich mit einem durch die plastische Verformung gebildeten Bund 24, 25 an die Bohrung 13 umgebende Oberflächen der Bauteilseiten 11, 12 an.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden einer Buchse mit einem Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Buchse mit einem in eine Bohrung eines Bauteils eingesetzten zylinderförmigen Buchsenkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Zur Sicherung von in Bohrungen eines Bauteils eingesetzten Buchsen zur Aufnahme einer Welle oder Drehachse gegen ein Mitdrehen oder axiales Verschieben der Buchse wird eine Umbördelung der Buchse mit einer Bauteilseite oder ein Verschweißen der Buchse mit dem Gehäuse des Bauteils vorgesehen. Nachteile einer Schweißverbindung sind ein aus dem hohen Wärmeeintrag beim Schweißen resultierender Verzug der Buchse und/oder des Bauteils und das Auftreten von Rissen in der Schweißnaht, die beim Schweißen insbesondere bei Stahlteilen mit einem hohen Kohlenstoffgehalt auftreten. Ein Verbördeln von Buchsen mit Bauteilen weist die Nachteile einer unzureichenden Rotationssicherung der Buchse in den dafür vorgesehene Bohrungen des Bauteils, eine Verringerung der tragenden Buchsenlänge mit daraus resultierender geringerer Dauerlaufstabilität sowie die Gefährdung einer axialen Sicherung durch ein Zurückbiegen der Verbördelung auf.
Aus der DE 10 2011 051 988 A1 ist ein aus einem Beschlagoberteil und einem relativ zum Beschlagoberteil verstellbarem Beschlagunterteil bestehender Beschlag für eine Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes bekannt, bei dem eine in koaxial zur Beschlagachse angeordnete Öffnungen des Beschlagoberteils oder Beschlagunterteils angeordnete und mit einem Übersetzungsgetriebe verbundene Antriebswelle zur axialen Lagesicherung des Beschlagoberteils gegenüber dem Beschlagunterteil mit einer Buchse vertaumelt wird, wobei die Antriebswelle auf der der Buchse gegenüberliegenden Seite mit einem Anschlag an dem Beschlag anliegt.
Die beim Vertaumeln auftretenden Probleme entsprechen mit einer nicht ausreichenden Rotationssicherung und einer Verringerung der tragenden Buchsenlänge mit der daraus resultierenden geringeren Dauerlaufstabilität den auch beim Verbördeln auftretenden Problemen.
Aus der DE 10 2012 007 010 A1 ist eine Buchse zum Koppeln mit einem Bauteil bekannt, die zur Vermeidung einer Relativbewegung zwischen der Buchse und dem Bauteil ein Formschlussmittel aufweist, das mit der Buchse einstückig ausgebildet ist und zur Verbindung mit dem Bauteil derart verformt wird, dass nach einer Verformung das Formschlussmittel in Formschluss mit dem Bauteil ist, so dass eine Relativbewegung zwischen der Buchse und dem Bauteil verhindert wird.
Nachteilig bei dieser Buchse zum Koppeln mit einem Bauteil und dem Verfahren zur Vermeidung einer Relativbewegung zwischen der Buchse und dem Bauteil ist, dass entweder die tragende Buchsenlänge verringert und damit eine geringere Dauerlaufstabilität erzielt wird oder eine aufwändige Nut an ein stirnseitiges Ende der Buchse angeformt werden muss, so dass ein Teil des stirnseitigen Endes des Buchsenkörpers an eine gegengeformte Aussparung des Bauteils im Einrollverfahren oder Einstemmverfahren angelegt werden kann. Dies bedingt ein exaktes Ausrichten des eingestemmten Abschnitts des stirnseitigen Endes der Buchse auf die jeweilige Aussparung im Bauteil und dem entsprechend einen erhöhten Herstellungsaufwand. Dabei besteht auch die Gefahr einer unzureichenden Rotationssicherung und einer mangelhaften axialen Sicherung durch eventuelles Zurückbiegen des eingerollten oder eingestemmten Abschnitts des stirnseitigen Endes des Buchsenkörpers.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden einer Buchse mit einem Bauteil anzugeben und eine Buchse mit einem in eine Bohrung eines Bauteils eingesetzten zylinderförmigen Buchsenkörper bereitzustellen, die mit geringem Material- und Herstellungsaufwand eine dauerhafte axiale und verdrehsichere Verbindung der Buchse mit dem Bauteil ohne Verringerung der tragenden Buchsenlänge und damit der Länge zur Aufnahme einer Lagerwelle gewährleisten.
Diese Aufgabenstellung wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 9 gelöst.
Die erfindungsgemäßen Lösungen gewährleisten eine mit geringem Material- und Herstellungsaufwand herstellbare dauerhafte axiale und verdrehsichere Verbindung einer Buchse mit einem Bauteil ohne Verringerung der tragenden Buchsenlänge bzw. der Länge zur Aufnahme einer Lagerwelle.
Durch die plastische Verformung infolge des axialen Stauchens mindestens eines Endes des zylinderförmigen Buchsenkörpers wird ein sicherer axialer Formschluss der Buchse mit dem Bauteil erzielt, weil durch das axiale Stauchen des Buchsenkörpers Buchsenmaterial in die kerbenförmige Vertiefungen in der die Bohrung umgebenden Oberfläche mindestens einer Bauteilseite eindringt und dadurch sowohl einen axialen als auch einen sicheren rotatorischen Formschluss zwischen der Buchse und dem Bauteil herstellt. Das axiale Stauchen des Buchsenkörpers wird mit einem einfachen Einpressvorgang durch axiales Umformen der Buchse in einer vorgegebenen Form erzielt, wobei der Einpressvorgang beim Erreichen einer vorgegebenen Umformkraft beendet werden kann. Durch das axiale Stauchen des Buchsenkörpers ist gewährleistet, dass die gesamte Buchsenlänge als tragende Lagerlänge erhalten bleibt.
In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung wird eine entsprechende Länge des Buchsenkörpers vorgesehen, so dass sich das durch axiales Stauchen plastisch verformte Ende des zylinderförmigen Buchsenkörpers mit einem durch die plastische Verformung gebildeten Bund an die die Bohrung umgebende Oberfläche der Bauteilseite anlegt und dadurch eine großflächige axiale Sicherung der Buchse in der Bohrung des Bauteils gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Lösung ist sowohl auf Sacklochbohrungen als auch auf durchgehende Bohrungen in einem Bauteil anwendbar, in die eine Buchse eingesetzt wird. Ist die Bohrung als Sacklochbohrung an einer Bauteilseite ausgebildet, so legt sich der durch die plastische Verformung infolge des axialen Stauchens gebildete Bund an die die Sacklochbohrung umgebende Oberfläche der Bauteilseite an. Die axiale Sicherung der Buchse erfolgt in diesem Fall durch eine entsprechende topfförmige Ausbildung der Buchse in Verbindung mit einer axial gesicherten, von der Buchse aufgenommenen Welle oder durch einen Hinterschnitt am Ende der Sacklochbohrung, in die bei dem axialen Stauchen der Buchse Buchsenmaterial hineinfließt und dadurch ein Gegenlager zur axialen Sicherung der Buchse bildet.
Alternativ zu einem Hinterschnitt kann ein umlaufender Steg in der Bauteilbohrung vorgesehen werden, an den sich das eine, vorzugsweise mit einem Flansch versehene Ende der Buchse beim Einstecken in die Bauteilbohrung anlegt.
Bei einer Ausbildung der Bohrung als durchgehende Bohrung zwischen zwei entgegengesetzten Bauteilseiten und Verwendung einer Buchse mit einem zylinderförmigen Buchsenkörper legen sich die sich durch die plastische Verformung ergebenden beidseitigen Bünde an die die durchgehende Bohrung umgebenden Oberflächen der Bauteilseiten an. Bei alternativer Verwendung einer Buchse mit einem an einem Ende des zylinderförmigen Buchsenkörpers ausgebildeten Buchsenflansch, der sich nach dem Einsetzen der Buchse in eine zwischen zwei entgegengesetzten Bauteilseiten verlaufende durchgehende Bohrung an die die durchgehende Bohrung umgebende Oberfläche der einen Bauteilseite anlegt, wird durch die plastische Verformung am anderen Ende des Buchsenkörpers ein Bund gebildet, der sich formschlüssig an die die durchgehende Bohrung umgebende Oberfläche der anderen Bauteilseite anlegt.
Zum axialen Stauchen der Buchse wird vorzugsweise eine Einpressvorrichtung eingesetzt, die radiale Anschläge aufweist, so dass der mittels der Einpressvorrichtung axial gestauchte Buchsenkörper in einen durch die Bohrung und die Geometrie der Einpressvorrichtung vorgegebenen Bauraum hineinfließend plastisch verformt wird. Dabei kann ein Innenring der Einpressvorrichtung dem Istwert des Innendurchmessers der Buchse oder einem Sollwert zum Einsetzen einer Welle in die Buchse angepasst werden, während der Außendurchmesser Spielraum zur Bildung eines sich an die die Bohrung umgebende Oberfläche der Bauteilseite bzw. Bauteilseiten anliegenden Bund lässt.
Zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Verteilung des Formschlusses zur Verdrehsicherung der Buchse werden mehrere kerbenförmige Vertiefungen in der die Bohrung umgebenden Oberfläche der mindestens einen Bauteilseite verteilt angeordnet, in die ein stirnseitiger Abschnitt des zylinderförmigen Buchsenkörpers bei der axialen Stauchung des zylinderförmigen Buchsenkörpers hineinfließend plastisch verformt wird.
Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung auf ein Taumel- oder Umlaufrädergetriebe bzw. Planetengetriebe und der beispielsweise auf ein Planetenrad einwirkenden konstanten und umlaufenden Reaktionskräfte besteht die Gefahr einer Verkippung des Planetenrades durch ein Kippmoment, das durch nicht in einer Ebene liegende Reaktionskräfte hervorgerufen wird. Damit verbunden ist die Gefahr eines Verkantens der ineinandergreifenden Verzahnungen sowie eines vorzeitigen Verschleißes der Buchse, so dass das Taumel- oder Planetengetriebe funktionsunfähig wird. Um dies zu vermeiden, werden die kerbenförmigen Vertiefungen außerhalb der Bereiche der die Bohrung umgebenden Oberfläche der Bauteilseite angeordnet, die einer Belastung durch ein auf das Bauteil in gleichbleibender Richtung einwirkendes Kippmoment ausgesetzt sind, das durch Kräfte erzeugt wird, die nicht in einer Ebene am Bauteil angreifen.
In der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele sollen das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip näher erläutern und Möglichkeiten zur Variation und Anwendung der Erfindung verdeutlichen. Es zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Zahnrad mit in eine Bohrung des Zahnrades eingesetzter Buchse zur plastischen Umformung des Buchsen-Trägermaterials bei einem Einpressprozess mittels axialer Stauchung;
2 eine perspektivische Ansicht des Zahnrades gemäß 1 mit am Umfang der Bohrung verteilt angeordneter Vertiefungen zur Verdrehsicherung der in die Bohrung des Zahnrades eingesetzten Buchse;
3 eine schematisch-perspektivische Darstellung der mit dem Zahnrad formschlüssig verbundenen, axial und gegen Verdrehens gesicherten Buchse;
4 eine schematische Darstellung des auf ein als Planetenrad eines Taumel- oder Planetengetriebes ausgebildeten, perspektivisch dargestellten Zahnrades einwirkenden, durch nicht in einer Ebene liegende konstante und umlaufende Reaktionskräfte hervorgerufenen Kippmoments;
5 zwei schematische Längsschnitte durch die Verbindung einer Buchse mit einem Planetenrad gemäß 4 und der durch das Kippmoment hervorgerufenen Verkippung des Planetenrades;
6 eine schematische Darstellung einer Verkippachse eines perspektivisch dargestellten Planetenrades und der für Vertiefungen zur Verdrehsicherung einer in die Bohrung des Planetenrades eingesetzten Buchse ungeeigneten Bereiche;
7 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Verstellgetriebes für Kraftfahrzeuge mit Anwendungsbeispielen für den Einsatz von mit Getriebeelementen des Verstellgetriebes verbundenen Buchsen und
8 einen Längsschnitt durch das Verstellgetriebe gemäß 7.
Die in 1 dargestellte Verbindung einer Buchse 2 mit einem als Zahnrad 1 ausgebildeten Bauteil, das beispielsweise als Planetenrad eines Taumel- oder Planetengetriebes eingesetzt wird und eine Außenverzahnung 10 aufweist, zeigt einen mit seinem Außendurchmesser 23 in eine Bohrung 13 des Zahnrades 1 eingesetzten, zylinderringförmigen Buchsenkörper 20 der Buchse 2, dessen axiale Länge größer ist als die Breite der Bohrung 13 des Zahnrades 1, so dass die Stirnseiten 21, 22 des zylinderringförmigen Buchsenkörpers 20 über die axialen Stirnseiten 11, 12 des Zahnrades 1 überstehen.
Eine insgesamt mit 3 bezeichnete, mit dick ausgezogenen Linien nur schematisch dargestellte Einpressvorrichtung weist eine innere, ringförmige Abstützfläche 30, die an der hohlzylindrischen Innenwand der Buchse 2 anliegt, sowie zwei äußere, ebenfalls ringförmige Abstützflächen 31, 32 auf, die den überstehenden Stirnseiten 21, 22 der Buchse 2 mit Abstand gegenüberstehen. Beim Prozess des Einpressens der Buchse 2 in die Bohrung 13 des Zahnrades 1 mittels axialer Stauchung werden auf die Stirnseiten 21, 22 der Buchse 2 Einpresskräfte P ausgeübt, die eine plastische Umformung des zylinderringförmigen Buchsenkörpers 20 im Stirnseitenbereich bewirken, wobei Material des zylinderringförmigen Buchsenkörpers 20 an den Stirnseiten nach außen bis zu den äußeren Abstützflächen 31, 32 fließt. Der dadurch ringförmig vergrößerte Durchmesser der Buchse 2 an den Stirnseiten 21, 22 bewirkt eine axiale Sicherung der Buchse 2 durch die Anlage der an den Stirnseiten 21, 22 aufgestauchten Bunde 24, 25.
Dabei dient die in die Innenbohrung des zylinderringförmigen Buchsenkörpers 20 der Buchse 2 eingesetzte innere, ringförmige Abstützfläche 30 der Einpressvorrichtung 3 zur Sicherung des Innendurchmessers der Buchse 2, der beispielsweise dem Außendurchmesser einer in die Buchse 2 eingesetzten Welle mit vorgegebenem Spiel entspricht.
Die durch die plastische Verformung der Stirnseiten 21, 22 des zylinderringförmigen Buchsenkörpers 20 infolge der axialen Stauchung der Buchse 2 hergestellten Bunde 24, 25 liegen nach dem Einpressprozess an dem die Bohrung 13 des Zahnrades 1 umgebenden Oberflächen der Stirnseiten 11, 12 des Zahnrades 1 an und stellen einen in axialer Richtung wirkenden Formschluss zwischen der Buchse 2 und dem Zahnrad 1 her. Je nach Höhe der Einpresskraft und dem Material des Buchsenkörpers 20 erfolgt dabei auch eine kraftschlüssige Verbindung der durch den Einpressprozess hergestellten Bunde 24, 25 mit den die Bohrung 13 umgebenden Oberflächen der Stirnseiten 11, 12 des Zahnrades 1, so dass die Buchse 2 bis zu einem gewissen Maß auch gegen ein Verdrehen innerhalb der Bohrung 13 des Zahnrades 1 gesichert ist.
Da eine ausschließlich kraftschlüssige Verdrehsicherung der Buchse 2 in vielen Anwendungsfällen nicht ausreichend ist und bei entsprechenden Belastungen zu Relativbewegungen der Buchse 2 gegenüber dem Zahnrad 1 führen kann, wird nachfolgend anhand der 2 und 3 ein Beispiel für eine formschlüssige Verdrehsicherung der Buchse 2 erläutert.
2 zeigt das als Planetenrad 1 ausgebildete Bauteil in perspektivischer Darstellung mit einer Außenverzahnung 13, die beispielsweise in die Innenverzahnung eines Hohlrades eines Planeten- oder Taumelgetriebes eingreift, und einer zentrischen Bohrung 13 zur Aufnahme einer Buchse 2 zur Lagerung einer Welle oder eines Zentrierbolzens. Zwei diametral zueinander angeordnete Führungsnasen 14, 15 korrespondieren beispielsweise mit den Führungsnuten eines Kreuzschiebers, der ein Abrollen der Außenverzahnung 10 des Planetenrades 1 an der Innenverzahnung eines Hohlrades ohne Eigendrehung des Planetenrades 1 bewirkt.
Am Umfang der Bohrung 13 des Planetenrades 1 sind um jeweils 90° zueinander versetzt Vertiefungen 16 bis 19 in der Stirnseite des Planetenrades 1 angeordnet, die jeweils nur wenige Millimeter breit sind. Nach dem Einsetzen einer Buchse 2 in die Bohrung 13 fließt beim nachfolgenden Einpressen der Buchse 2 in das Planetenrad 1 Material des Buchsenkörpers nicht nur unter Bildung beidseitiger Bunde 24, 25 an die die Bohrung 13 umgebenden Oberflächen der Seiten 11, 12 des Planetenrades 1, sondern auch Material des Buchsenkörpers in die Vertiefungen 16 bis 19 an der einen Stirnseite 12 des Planetenrades 1. Dadurch wird gemäß 3 ein Formschluss zur Verdrehsicherung der Buchse 2 in der Bohrung 13 des Planetenrades 1 hergestellt, die eine Relativbewegung zwischen der Buchse 2 und dem Planetenrad 1 auch bei größeren, in Umfangsrichtung auf die Buchse 2 einwirkenden Kräften verhindert.
Anstelle der in 2 dargestellten, um jeweils 90° zueinander versetzten Vertiefungen 16 bis 19 können auch eine einzelne Vertiefung, zwei diametral zueinander angeordnete Vertiefungen oder eine größere Anzahl von Vertiefungen zur gleichmäßigen Übertragung von in Umfangsrichtung wirkenden Kräften zwischen der Buchse 2 und dem Planetenrad 1 vorgesehen werden.
Bei der Anordnung und Festlegung der Anzahl der Vertiefungen zur Herstellung eines Formschlusses für eine Verdrehsicherung der Buchse 2 ist jedoch eine mögliche Verkippung des Planetenrades 1 infolge eines Kippmoments zu berücksichtigen, das durch verschiedene, auf das Planetenrad 1 einwirkende, nicht in einer Ebene liegender Kräfte hervorgerufen wird. Dies soll nachfolgend anhand der 4 bis 6 näher erläutert werden.
4 zeigt in perspektivischer Darstellung das in 2 dargestellte Planetenrad 1 eines Taumelgetriebes in einer Ansicht auf die gegenüberliegende Stirnseite 11 des Planetenrades 1. Auf die Führungsnasen 14, 15 des Planetenrades 1 wirken in einander entgegengesetzten Richtungen die konstanten Reaktionskräfte K1 und K2 ein, die durch die Führung der Führungsnasen 14, 15 in den Führungsnuten eines Kreuzschiebers des Taumelgetriebes hervorgerufen werden. Auf die Außenverzahnung 10 des Planetenrades 1 und die Innenwand der Bohrung 13 des Planetenrades 1 wirken umlaufende Reaktionskräfte K3 und K4 ein, die nicht in einer Ebene mit den konstanten Reaktionskräften K1 und K2 liegen. Wie den in 5 schematisch dargestellten Längsschnitten durch die mit dem Planetenrad 1 verbundene Buchse 2 zu entnehmen ist, bewirken die auf die Führungsnasen 14, 15 einwirkenden konstanten Reaktionskräfte K1 und K2 und die nicht in derselben Ebene wie die konstanten Reaktionskräfte K1 und K2 am Planetenrad 1 angreifenden umlaufenden Reaktionskräfte K3 und K4 eine Verkippung des Planetenrades 1 mit daran eingesetzter Buchse 2, die ein Verkanten des Verzahnungseingriffs der Außenverzahnung 13 des Planetenrades 1 in die Innenverzahnung eines Hohlrades sowie ein Verkanten der in die Bohrung der Buchse 2 eingesetzten Welle mit daraus resultierendem frühzeitigen Verschleiß der Buchse 2 hervorrufen, wodurch die Funktion des Taumelgetriebes bis hin zur Funktionsunfähigkeit beeinträchtigt wird.
Um die negativen Auswirkungen einer Verkippung des Planetenrades 1 zu verhindern, ist eine maximale Abstützbreite an den Orten der Verbindung des Planetenrades 1 mit der Buchse 2 vorzusehen, die der stärksten Verkippung ausgesetzt sind. 6 zeigt in schematisch-perspektivischer Darstellung das Planetenrad gemäß den 2 und 4 mit darin schematisch eingetragener Verkippachse A, die parallel zu den Stirnseiten 11, 12 des Planetenrades 1 durch die Führungsnasen 14, 15 verläuft. Daraus resultieren die Positionen der stärksten Verkippung in den parallel zur Verkippachse A verlaufenden, an die Bohrung 13 angrenzenden Bereichen oberhalb und unterhalb der Verkippachse A, die in 6 mit B1 und B2 bezeichnet sind. In diesen, dem stärksten Kippmoment ausgesetzten Bereichen B1 und B2 wird eine maximale, axiale Abstützbreite dadurch vorgesehen, dass in diesen Bereichen B₁ und B₂ keine Vertiefungen 16 bis 19 zur Verdrehsicherung der Buchse 2 angeordnet werden. Dadurch wird den negativen Auswirkungen einer Verkippung des Planetenrades 1 insbesondere auf den Verschleiß der Buchse 2 optimal entgegengewirkt.
7 zeigt in einer Explosionsdarstellung Anwendungsbeispiele für das erfindungsgemäße Verfahren durch Einsetzen einer durch axiales Stauchen plastisch verformten Buchse in Zahnräder eines Taumelgetriebes, das Teil eines Untersetzungsgetriebes für Verstelleinrichtungen eines Kraftfahrzeugsitzes ist.
Der in 7 dargestellte Verstellantrieb umfasst einen Antriebsmotor 4 mit einer Motorwelle 40, auf der drehfest eine Antriebsschnecke 51 eines selbsthemmenden Schneckengetriebes 5 befestigt ist. Eine Gehäuseschale 7 eines Antriebsgehäuses weist eine hohlzylindrische erste Ausnehmung zur Aufnahme der Antriebsschnecke 51 des Schneckengetriebes 5 und zur Lagerung der Motorwelle 40 des Antriebsmotors 4 sowie eine topfförmige zweite Ausnehmung zur Aufnahme eines mit seiner Außenverzahnung mit der Antriebsschnecke 51 in Eingriff stehenden geteilten Exzenters 52, 53, der aus einem Exzenterschieber 52 und einem in einer Bohrung des Exzenterschiebers 52 angeordneten Exzenterring 53 besteht. Der geteilte Exzenter 52, 53 dient als Koppelglied zwischen der aus dem Schneckengetriebe 5 bestehenden ersten Untersetzungsgetriebestufe und einer zweiten Untersetzungsgetriebestufe 6.
In eine mittig der topfförmigen zweiten Ausnehmung angeordnete Bohrung 70 der Gehäuseschale 7 wird eine Buchse 54 eingesetzt und beispielsweise durch axiale Stauchung plastisch verformt mit der Gehäuseschale 7 wie vorstehend beschrieben formschlüssig verbunden. Die Buchse 54 dient zur Aufnahme eines Zentrierbolzens bzw. einer Welle 65, die durch eine Bohrung des aus dem Schraubrad 52 und dem Exzenter 53 bestehenden Bauteils gesteckt wird.
Die aus einem Taumelgetriebe 6 gebildete zweite Untersetzungsgetriebestufe ist in einem topfförmigen Gehäusedeckel 8 angeordnet, der die topfförmige Ausnehmung der Gehäuseschale 7 verschließt. Das Taumelgetriebe 6 enthält ein einteiliges Kaltfließpress-Ritzel 60, das aus einem Hohlrad 601 mit einer Innenverzahnung, einem Abtriebsritzel 602 und einer durch axiales Stauchen plastisch verformten Buchse 603 besteht, die eine formschlüssige Verbindung mit dem Hohlrad 601 und dem Abtriebsritzel 602 herstellt.
Mit der Innenverzahnung des Hohlrades 601 kämmt die Außenverzahnung eines Planeten- oder Taumelrades 61, wobei sich die Zähnezahl der Außenverzahnung des Taumelrades 61 von der Zähnezahl der Innenverzahnung des Hohlrades 601 um mindestens einen Zahn unterscheidet. In eine zentrische Bohrung des Taumelrades 61 ist eine Gleitlagerbuchse 62 eingesetzt und beispielsweise ebenfalls durch axiales Stauchen plastisch verformt formschlüssig mit dem Taumelrad 61 verbunden. Die Gleitlagerbuchse 62 wird auf den Außenumfang des Exzenters 53 aufgesteckt.
Eine aus einem plattenförmigen Kreuzschieber 63 und einer ringförmigen Führungsscheibe 64 gebildete Führungseinrichtung dient zur Führung des Taumelrades 61 in einer Ebene ohne Eigendrehung des Taumelrades 61, das somit eine Taumelbewegung auf einer Kreisbahn ausführt. Infolge der exzentrischen Bewegung des Exzenters 53 um die Welle 65 und der um mindestens einen Zahn geringeren Zähnezahl der Außenverzahnung des Taumelrades 61 gegenüber der Zähnezahl der Innenverzahnung des Hohlrades 601 führt das Taumelrad 61 eine oszillierende, aber drehfeste Bewegung um die Welle 65 aus, wobei wegen der hohen Untersetzungswirkung die Drehzahl des Abtriebsritzels 602 des Kaltfließpress-Ritzels 60 deutlich geringer ist als die Umlaufdrehzahl des Taumelrades 61.
Zur Führung des Taumelrades 61 weist das Taumelrad 61 diametral zueinander angeordnete, miteinander fluchtende Führungsnasen auf, die in Führungsschlitze des Kreuzschiebers 63 eingreifen, die ebenfalls diametral und zueinander fluchtend angeordnet von einer zentrischen Öffnung des Kreuzschiebers 63 ausgehen. Die Führungsnasen des Taumelrades 61 und die Führungsschlitze des Kreuzschiebers 63 bilden eine Gleitverbindung, bei der die Führungsflächen der Führungsnasen bei der Taumelbewegung des Taumelrades 61 über die Gleitflächen der Führungsschlitze des Kreuzschiebers 63 gleiten. Senkrecht zur Ausrichtung der Führungsschlitze des Kreuzschiebers 63 sind Führungszapfen angeordnet, die vom Umfang des Kreuzschiebers 63 abstehen und in Führungsschlitze der Führungsscheibe 64 eingreifen.
Das einteilige Kaltfließpress-Ritzel 60, das durch die plastische Verformung der Buchse 603 infolge axialer Stauchung hergestellt wird, zeichnet sich durch eine hohe Festigkeit aus, da keine bruchmomentkritische Verbindung zwischen dem Hohlrad 601 und dem Abtriebsritzel 602 vorhanden ist. Wegen des Entfalls von Fügetoleranzen ist die Einhaltung enger Toleranzen bei gleichzeitig kostengünstiger Herstellung durch eine Verringerung des Montageaufwandes, da nur ein kombiniertes Teil anstelle von drei Einzelteilen beim Zusammenbau des Taumelgetriebes mit den weiteren Elementen des Taumelgetriebes zu verbinden ist.
Der topfförmige Gehäusedeckel 8 wird zur Gewichtseinsparung vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt und verkrallt sich mit axial vorstehenden Stegen mit Schaberippen 71 der Gehäuseschale 7. Dabei erfolgt eine Axialsicherung des Taumelgetriebes 6 beispielsweise durch ein Anschrauben der Gehäuseschale 7 an ein Sitzseitenblechteil eines Kraftfahrzeugsitzes.
Das Taumelgetriebe 6 ist vorzugsweise als Vorbaugruppe ausgebildet in dem topfförmigen Gehäusedeckel 8 angeordnet und wird mittels einer am geteilten Exzenter 52, 53 anliegenden Sternfeder 9 in die topfförmige zweite Ausnehmung der Gehäuseschale 7 eingesetzt. Die Verbindung der Vorbaugruppe über die Sternfeder 9 hat den Vorteil einer aus akustischen Gründen zur Verhinderung von Überholgeräuschen benötigten Anfederung der Vorbaugruppe mit nahezu konstanter Kraft bei großem Federweg, wobei die Größe und die Änderung dieser Kraft über den Federweg und den Keilwinkel des die Bohrung 70 enthaltenden buchsenförmigen Lagers 72 der Gehäuseschale 7 eingestellt werden kann.
Die Sternfeder 9 bewirkt dabei eine axiale Verschiebung des Exzenterschiebers 52 des geteilten Exzenters 52, 53, indem die Keilfläche des buchsenförmigen Lagers 72 der Gehäuseschale 7 der Exzenterschieber 52 den Exzenterring 53 radial verschiebt und dadurch das Verzahnungsspiel zwischen der Außenverzahnung des Taumelrades 61 und der Innenverzahnung des Hohlrades 601 herausnimmt, zumindest aber deutlich verringert. Ddurch wird auch das Winkelspiel am Abtriebsritzel 602 deutlich verkleinert.
Bezugszeichenliste

1: Bauteil (Zahnrad, Planetenrad)
2: Buchse
3: Einpressvorrichtung
4: Antriebsmotor
5: Schneckengetriebe
6: Taumelgetriebe
7: Gehäuseschale
8: Topfförmiger Gehäusedeckel
10: Außenverzahnung
11, 12: Stirnseiten des Bauteils
13: Bohrung
14, 15: Führungsnasen
16–19: Vertiefungen
20: Zylinderringförmiger Buchsenkörper
21, 22: Stirnseiten des Buchsenkörpers
23: Außendurchmesser des Buchsenkörpers
24, 25: Bunde
30: Innere, ringförmige Abstützfläche der Einpressvorrichtung
31, 32: Äußere ringförmige Abstützflächen der Einpressvorrichtung
40: Motorwelle
51: Antriebsschnecke
52: Exzenterschieber
53: Exzenterring
54: Sternfeder
60: Kaltfließpress-Ritzel
61: Taumelrad
62: Gleitlagerbuchse
63: Kreuzschieber
64: Führungsscheibe
65: Welle
70: Bohrung
71: Schaberippen
72: buchsenförmiges Lager der Gehäuseschale
601: Hohlrad
602: Abtriebsritzel
603: Buchse
A: Verkippachse
B1, B2: Bereiche maximaler axialer Abstützbreite
K1, K2: konstante Reaktionskräfte
K3, K4: umlaufende Reaktionskräfte
P: Einpresskräfte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011051988 A1 [0003]
DE 102012007010 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Verbinden einer Buchse mit einem Bauteil, das eine Bohrung zur Aufnahme eines zylinderförmigen Buchsenkörpers aufweist, wobei ein Ende des Buchsenkörpers zum Vermeiden einer Relativbewegung zwischen der Buchse und dem Bauteil durch plastische Verformung in Formschluss mit dem Bauteil gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein stirnseitiger Abschnitt des zylinderförmigen Buchsenkörpers (20) durch axiales Stauchen plastisch verformt wird und in mindestens eine in der die Bohrung (13) umgebenden Oberfläche mindestens einer Bauteilseite (11, 12) angeordnete kerbenförmige Vertiefung (16–19) eindringt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das durch axiales Stauchen plastisch verformte Ende des zylinderförmigen Buchsenkörpers (20) mit einem durch die plastische Verformung gebildeten Bund (24, 25) an die die Bohrung (13) umgebende Oberfläche der Bauteilseite (11, 12) anlegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung als Sacklochbohrung einer Bauteilseite (11 bzw. 12) ausgebildet ist und sich der durch die plastische Verformung gebildete Bund (24 bzw. 25) an die die Sacklochbohrung umgebende Oberfläche der Bauteilseite (11 bzw. 12) anlegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung als durchgehende Bohrung (13) zwischen zwei entgegengesetzten Bauteilseiten (11, 12) ausgebildet ist und die sich durch die plastische Verformung ergebenden beidseitigen Bünde (24, 25) an die die durchgehende Bohrung (13) umgebenden Oberflächen der Bauteilseiten (11, 12) anlegen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse einen an einem Ende des zylinderförmigen Buchsenkörpers ausgebildeten Buchsenflansch aufweist, der sich nach dem Einsetzen des Buchsenkörpers in eine zwischen zwei entgegengesetzten Bauteilseiten verlaufende durchgehende Bohrung an die die durchgehende Bohrung umgebende Oberfläche der einen Bauteilseite anlegt und dass sich der durch die plastische Verformung an dem anderen Ende des Buchsenkörpers gebildete Bund formschlüssig an die die durchgehende Bohrung umgebende Oberfläche der anderen Bauteilseite anlegt.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderförmige Buchsenkörper (20) mittels einer Einpressvorrichtung (3) axial gestaucht wird und in einen durch die Bohrung (13) und die Geometrie der Einpressvorrichtung (3) vorgegebenen Bauraum hineinfließend plastisch verformt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere kerbenförmige Vertiefungen (16–19) in der die Bohrung (13) umgebenden Oberfläche der mindestens einen Bauteilseite (11, 12) verteilt angeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die kerbenförmige Vertiefung oder die kerbenförmigen Vertiefungen (16–19) außerhalb der Bereiche der die Bohrung (13) umgebenden Oberfläche der Bauteilseite (11, 12) angeordnet werden, die einer Belastung durch ein auf das Bauteil (1) in gleichbleibender Richtung einwirkendes Kippmoment ausgesetzt sind, das durch Kräfte (K1–K4) erzeugt wird, die nicht in einer Ebene am Bauteil (1) angreifen.
Buchse mit einem in eine Bohrung eines Bauteils eingesetzten zylinderförmigen Buchsenkörper, der nach einer Verformung zum Vermeiden einer Relativbewegung zwischen der Buchse und dem Bauteil in Formschluss mit dem Bauteil bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein an mindestens einem Ende des zylinderförmige Buchsenkörpers (20) mittels axialen Stauchens durch plastische Verformung gebildeter Bund (24, 25) zur axialen Sicherung der Buchse (2) formschlüssig an einer die Bohrung (13) umgebenden Oberfläche mindestens einer Bauteilseite (11, 12) anliegt.
Buchse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abschnitt des durch die axiale Stauchung plastisch verformten Endes des zylinderförmige Buchsenkörpers (20) zur Verdrehsicherung der Buchse (2) in einer kerbenförmigen Vertiefung (16–19) in der die Bohrung (13) umgebenden Oberfläche der Bauteilseite (11, 12) angeordnet ist.
Buchse nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch mehrere, vorzugsweise gleichförmig am Umfang eines Endes des zylinderförmige Buchsenkörpers (20) verteilt angeordnete stirnseitige Abschnitte des durch die axiale Stauchung plastisch verformten Endes des zylinderförmigen Buchsenkörpers (20), die in korrespondierende kerbenförmige Vertiefungen (16–19) in der die Bohrung (13) umgebenden Oberflache der Bauteilseite (11, 12) angeordnet sind.
Buchse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die kerbenförmigen Vertiefungen (16–19) außerhalb der Bereiche der die Bohrung (13) umgebenden Oberfläche der Bauteilseite (11, 12) angeordnet sind, die einer Belastung durch ein auf das Bauteil (1) in gleichbleibender Richtung einwirkendes Kippmoment ausgesetzt sind.