-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem ringförmigen ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil, wobei das erste Bauteil entlang einer axialen Richtung in eine Aufnahme des zweiten Bauteils einschiebbar ist, sowie eine nach dem Verfahren hergestellte Teileanordnung. Insbesondere wird ein Verfahren vorgeschlagen, durch das ein Wälzlager formschlüssig in einem Gehäuse eines Aktors anordenbar ist.
-
Es sind zahlreiche Verfahren und Möglichkeiten zur formschlüssigen Anordnung eines Wälzlagers in einem Gehäuse eines Aktors bekannt. Z. B. können Sicherungsringe, Überwurfbleche oder Muttern eingesetzt werden. Weiterhin können Abschnitte der miteinander zu verbindenden Bauteile umgeformt werden, z. B. über ein Rollieren. Dabei wird ein sich z. B. entlang einer axialen Richtung erstreckender Abschnitt eines Bauteils sukzessive verformt und in einer radialen Richtung umgebogen. Ein Rollierwerkzeug wird dafür entlang des zu verformenden Abschnitts entlang der Umfangsrichtung verfahren.
-
Solchermaßen angeordnete Wälzlagern in Aktoren, Ventilen oder elektrischen Maschinen sind z.B. aus den Veröffentlichungen
DE 197 20 615 C1 ,
DE 11 2013 007 635 T5 ,
WO 2013/120 937 A1 und
WO 2013/149 910 A1 bekannt.
-
Es besteht ein ständiges Bedürfnis insbesondere Aktoren mit möglichst wenigen Bauteilen herzustellen, so dass die Komplexität des Aktors verringert und insbesondere Kosten eingespart werden können.
-
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung bereitzustellen, durch das eine Reduzierung von Bauteilen z. B. eines Aktors ermöglicht wird. Insbesondere soll das Verfahren die Herstellung einer Verbindung bei eingeschränkter Zugänglichkeit des umzuformenden Bereichs ermöglichen.
-
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
-
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem ringförmigen ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil vorgeschlagen, wobei das erste Bauteil entlang einer axialen Richtung in eine Aufnahme des zweiten Bauteils einschiebbar ist. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- a) Anordnen des ersten Bauteils in der Aufnahme des zweiten Bauteils;
- b) Bereitstellen eines Umformwerkzeugs mit zumindest einem entlang einer axialen Richtung bewegbaren Umformstempel;
- c) Bewegen des Umformstempels in der axialen Richtung und Kontaktieren und Umformen eines ringsegmentförmigen ersten Abschnitts eines der Bauteile in einer radialen Richtung zur Herstellung einer gegenüber der axialen Richtung formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil und
- d) Bewegen des Umformstempels in der axialen Richtung und Kontaktieren und Umformen eines ringsegmentförmigen zweiten Abschnitts des Bauteils in einer radialen Richtung zur Herstellung der Verbindung.
-
Insbesondere können durch das Verfahren sukzessive oder ggf. auch zeitlich parallel mehrere ringsegmentförmige Abschnitte verformt werden.
-
Insbesondere erstreckt sich ein ringsegmentförmiger Abschnitt entlang der Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von mindestens zwei Winkelgrad, insbesondere mindestens 5 Winkelgrad.
-
Insbesondere erstreckt sich ein ringsegmentförmiger Abschnitt entlang der Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von höchstens 20 Winkelgrad, insbesondere höchstens 10 Winkelgrad.
-
Insbesondere wird durch das Verfahren ein ringförmiger Bereich sukzessive (nämlich Abschnitt für Abschnitt) kontaktiert und umgeformt.
-
Insbesondere umfasst das Umformwerkzeug eine Mehrzahl von Umformstempeln, zum zeitlich parallelen Umformen von entlang der Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordneten Abschnitten zur Herstellung der Verbindung. Die Abschnitte sind insbesondere um mindestens 20 Winkelgrad, bevorzugt um mindestens 45 Winkelgrad entlang der Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet.
-
Insbesondere weist der zumindest eine Umformstempel eine Kontaktfläche zur Kontaktierung und Umformung des Abschnitts auf, wobei die Kontaktfläche eine sich zumindest entlang der axialen Richtung erstreckende erste Gleitfläche und eine sich zumindest entlang der radialen Richtung erstreckende zweite Gleitfläche sowie eine die Gleitflächen miteinander verbindende Führungsfläche aufweist. Der Abschnitt wird durch die Führungsfläche kontaktiert und in der radialen Richtung verformt und legt sich dabei an der zweiten Gleitfläche an.
-
Insbesondere wird der Übergang zwischen den ersten Gleitfläche und der zweiten Gleitfläche durch einen Radius gebildet, die Führungsfläche ist also insbesondere entlang der axialen Richtung gebogen ausgeführt.
-
Bei einer Kontaktierung der Kontaktfläche mit dem Abschnitt wird der Abschnitt bei weiterer Bewegung des Umformstempels entlang der axialen Richtung über die Führungsfläche in der radialen Richtung (nach innen oder nach außen) verdrängt und damit umgebogen. Insbesondere nimmt der umgeformte Abschnitt zumindest teilweise die Form der Kontaktfläche an.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist das erste Bauteil ein Wälzlager, das zumindest einen Innenring, einen Außenring und dazwischen angeordnet eine Mehrzahl von Wälzkörpern umfasst. Das zweite Bauteil umfasst zumindest einen ringförmigen Flansch, an dem die Abschnitte ausgebildet sind. Alternativ sind die Abschnitte Teile des Innenrings oder des Außenrings. Ein drittes Bauteil ist über das Wälzlager drehbar an dem zweiten Bauteil (z. B. ein Gehäuse) angeordnet. Das dritte Bauteil weist zumindest eine sich entlang der axialen Richtung erstreckende Öffnung auf, wobei sich der mindestens eine Umformstempel zur Umformung des mindestens einen Abschnitts durch die zumindest eine Öffnung erstreckt.
-
Das zweite Bauteil ist z. B. ein Gehäuse eines Aktors, wobei das Gehäuse einen ringförmigen Flansch aufweist.
-
Der ringförmige Flansch erstreckt sich insbesondere im Wesentlichen entlang der axialen Richtung und erstreckt sich in Umfangsrichtung um den Außenring oder den Innenring des Wälzlagers.
-
Insbesondere sind die Abschnitte an einer Stirnfläche des Flansches angeordnet.
-
Insbesondere weist das dritte Bauteil mehrere Öffnungen auf, so dass mehrere Umformstempel eines Umformwerkzeugs insbesondere zeitgleich zum Umformen mehrerer Abschnitte eingesetzt werden können.
-
Insbesondere wird zur Umformung mehrerer entlang der Umfangsrichtung nebeneinander angeordneter Abschnitte zumindest das dritte Bauteil gegenüber dem Abschnitt verdreht.
-
Es wird weiter ein Umformwerkzeug vorgeschlagen, mit dem das bereits beschriebene Verfahren durchführbar ist. Die Ausführungen zu dem Verfahren gelten gleichermaßen für das Umformwerkzeug und umgekehrt.
-
Das Umformwerkzeug umfasst insbesondere einen oder mehrere entlang der axialen Richtung verlagerbare Umformstempel.
-
Der Umformstempel ist insbesondere ausschließlich entlang der axialen Richtung bewegbar. Das Umformwerkzeug ist insbesondere gegenüber den Bauteilen drehbar, so dass sukzessive mehrere Abschnitte durch mindestens einen Umformstempel verformbar sind.
-
Es wird weiter eine Teileanordnung vorgeschlagen, zumindest umfassend ein ringförmiges erstes Bauteil und ein zweites Bauteil, die miteinander durch das bereits beschriebene Verfahren und/oder durch das Umformwerkzeug miteinander verbunden bzw. verbindbar sind.
-
Insbesondere ist das erste Bauteil ein Wälzlager, das zumindest einen Innenring, einen Außenring und dazwischen angeordnet eine Mehrzahl von Wälzkörpern umfasst. Das zweite Bauteil umfasst zumindest einen ringförmigen Flansch, an dem die Abschnitte ausgebildet sind. Alternativ sind die Abschnitte Teile des Innenrings oder des Außenrings.
-
Das zweite Bauteil ist z. B. ein Gehäuse eines Aktors, wobei das Gehäuse einen ringförmigen Flansch aufweist.
-
Insbesondere weist die Teileanordnung zumindest ein drittes Bauteil auf, das über das Wälzlager drehbar an dem zweiten Bauteil (z. B. ein feststehendes Gehäuse) angeordnet ist, wobei das dritte Bauteil zumindest eine sich entlang der axialen Richtung erstreckende Öffnung aufweist, über die der zumindest eine Abschnitt für einen Umformstempel zugänglich ist.
-
Insbesondere umfasst das dritte Bauteil zumindest eine Spindelmutter, die auf einer sich entlang der axialen Richtung erstreckenden Spindel eines Aktors drehbar angeordnet ist.
-
Insbesondere sind Spindelmutter und Spindel über ein Gewinde miteinander verbunden, so dass über eine Drehung der Spindelmutter die Spindel relativ zu der Spindelmutter entlang der axialen Richtung verlagerbar ist.
-
Bevorzugt weist das dritte Bauteil einen Flanschabschnitt auf, der sich ausgehend von der die Spindel umgebenden Spindelmutter entlang der radialen Richtung und ringförmig entlang der Umfangsrichtung erstreckt. Insbesondere schließt sich an den Flanschabschnitt in der radialen Richtung außen ein Verzahnungsabschnitt an, durch den ein Zahnrad gebildet ist.
-
Insbesondere sind der Innenring auf der Spindelmutter und der Außenring in der durch ein Gehäuse des Aktors gebildeten Aufnahme angeordnet.
-
Insbesondere ist die Spindelmutter über das Wälzlager gegenüber dem Gehäuse drehbar gelagert.
-
Über den Flanschabschnitt und die einteilige Ausführung von Spindelmutter, Flanschabschnitt und Verzahnungsabschnitt ist eine Zugänglichkeit des Wälzlagers eingeschränkt. Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens kann eine Verformung der Abschnitte durch den Flanschabschnitt vorgenommen werden.
-
Die Ausführungen zu der Teileanordnung gelten insbesondere gleichermaßen für das Verfahren und das Umformwerkzeug und umgekehrt.
-
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
-
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
- 1: eine Teileanordnung und ein Umformwerkzeug in einer Seitenansicht im Schnitt;
- 2: ein Detail der 1;
- 3: die Teileanordnung und das Umformwerkzeug in einer Seitenansicht im Schnitt nach Schritt c);
- 4: die Teileanordnung nach 1 bis 3 in einer perspektivischen Ansicht nach Schritt d);
- 5: das Umformwerkzeug nach 1 bis 3 in einer perspektivischen Ansicht; und
- 6: die Teileanordnung nach 1 bis 4 in einer perspektivischen Ansicht.
-
1 zeigt eine Teileanordnung 23 und ein Umformwerkzeug 6 in einer Seitenansicht im Schnitt. Die Teileanordnung 23 umfasst ein ringförmiges erstes Bauteil 2 (das Wälzlager) und ein zweites Bauteil 3, die miteinander durch das bereits beschriebene Verfahren und/oder durch das Umformwerkzeug 6 miteinander verbunden bzw. verbindbar sind.
-
Das zweite Bauteil 2 umfasst einen ringförmigen Flansch 27, an dem die Abschnitte 9, 11 ausgebildet sind. Das zweite Bauteil 3 ist z. B. ein Gehäuse 25 eines Aktors 26, wobei das Gehäuse 25 den ringförmigen Flansch 27 aufweist.
-
Der ringförmige Flansch 27 erstreckt sich entlang der axialen Richtung 4 und erstreckt sich in Umfangsrichtung 13 um den Außenring 19 des Wälzlagers. Die Abschnitte 9, 11 (siehe 4) werden durch das Umformwerkzeug 6 an einer Stirnfläche 28 des Flansches 27 ausgebildet.
-
Die Teileanordnung 23 weist zumindest ein drittes Bauteil 21 auf, das über das Wälzlager drehbar an dem zweiten Bauteil 3 (das feststehende Gehäuse 26 des Aktors 25) angeordnet ist, wobei das dritte Bauteil 21 eine sich entlang der axialen Richtung 4 erstreckende Öffnung 22 aufweist, über die der zumindest eine Abschnitt 9, 11 für einen Umformstempel 7, 8 zugänglich ist.
-
Das dritte Bauteil 21 umfasst zummindest eine Spindelmutter 29, die auf einer sich entlang der axialen Richtung 4 erstreckenden Spindel 24 eines Aktors 25 drehbar angeordnet ist.
-
Spindelmutter 29 und Spindel 24 sind über ein Gewinde 30 miteinander verbunden, so dass über eine Drehung der Spindelmutter 29 die Spindel 24 relativ zu der Spindelmutter 29 entlang der axialen Richtung 4 verlagerbar ist.
-
Das dritte Bauteil 21 weist weiter einen Flanschabschnitt 31 auf, der sich ausgehend von der die Spindel 24 umgebenden Spindelmutter 29 entlang der radialen Richtung 10 und ringförmig entlang der Umfangsrichtung 13 erstreckt. An den Flanschabschnitt 31 schließt sich in der radialen Richtung 13 außen ein Verzahnungsabschnitt 32 an, durch den ein Zahnrad gebildet ist.
-
Der Innenring 18 ist auf der Spindelmutter 29 (zwischen Spindelmutter 29 und einer Mutter 12) und der Außenring 29 in der durch das Gehäuse 26 des Aktors 25 und durch den Flansch 27 gebildeten Aufnahme 5 angeordnet.
-
Die Spindelmutter 29 bzw. das dritte Bauteil 21 ist über das Wälzlager gegenüber dem Gehäuse 26 drehbar gelagert.
-
Über den Flanschabschnitt 31 und die einteilige Ausführung von Spindelmutter 29, Flanschabschnitt 31 und Verzahnungsabschnitt 32 ist eine Zugänglichkeit des Wälzlagers eingeschränkt. Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens kann eine Verformung der Abschnitte 9, 11 durch den Flanschabschnitt 31 vorgenommen werden.
-
Das Umformwerkzeug 6 umfasst mehrere entlang der axialen Richtung 4 verlagerbare Umformstempel 7, 8.
-
Der Umformstempel 7 ist entlang der axialen Richtung 4 bewegbar. Das Umformwerkzeug 6 ist gegenüber den Bauteilen 2, 3 drehbar, so dass sukzessive mehrere Abschnitte 9, 11 durch mindestens einen Umformstempel 7, 8 verformbar sind.
-
2 zeigt ein Detail der 1. Auf die Ausführungen zu 1 wird Bezug genommen.
-
Das zweite Bauteil 2 umfasst einen ringförmigen Flansch 27, an dem die Abschnitte 9, 11 ausgebildet werden. Das zweite Bauteil 3 ist ein Gehäuse 25 eines Aktors 26, wobei das Gehäuse 25 den ringförmigen Flansch 27 aufweist.
-
Der ringförmige Flansch 27 erstreckt sich entlang der axialen Richtung 4 und erstreckt sich in Umfangsrichtung 13 um den Außenring 19 des Wälzlagers. Die Abschnitte 9, 11 werden durch das Umformwerkzeug 6 an einer Stirnfläche 28 des Flansches 27 ausgebildet.
-
Der Umformstempel 7 weist eine Kontaktfläche 14 zur Kontaktierung und Umformung des Abschnitts 9 auf, wobei die Kontaktfläche 14 eine sich zumindest entlang der axialen Richtung 4 erstreckende erste Gleitfläche 15 und eine sich zumindest entlang der radialen Richtung 10 erstreckende zweite Gleitfläche 16 sowie eine die Gleitflächen 15, 16 miteinander verbindende Führungsfläche 17 aufweist. Der Abschnitt 9 wird durch die Führungsfläche 17 kontaktiert und in der radialen Richtung 10 verformt und legt sich dabei an der zweiten Gleitfläche 16 an.
-
Der Übergang zwischen der ersten Gleitfläche 15 und der zweiten Gleitfläche 16 durch einen Radius gebildet, die Führungsfläche 17 ist also entlang der axialen Richtung 4 gebogen ausgeführt.
-
Bei einer Kontaktierung der Kontaktfläche 14 mit dem Abschnitt 9 wird der Abschnitt 9 bei weiterer Bewegung des Umformstempels 7 entlang der axialen Richtung 4 über die Führungsfläche 17 in der radialen Richtung 10 nach innen verdrängt und damit umgebogen. Dabei nimmt der umgeformte Abschnitt 9 zumindest teilweise die Form der Kontaktfläche 14 an.
-
3 zeigt die Teileanordnung 23 und das Umformwerkzeug 6 in einer Seitenansicht im Schnitt nach Schritt c). Auf die Ausführungen zu 1 und 2 wird verwiesen.
-
Hier ist der ringförmige Flansch 27 des Gehäuses 25 umgeformt dargestellt und bildet mit dem Außenring 19 des Wälzlagers die Verbindung 1.
-
4 zeigt die Teileanordnung 23 nach 1 bis 3 in einer perspektivischen Ansicht nach Schritt d). Auf die Ausführungen zu den 1 bis 3 wird verwiesen.
-
Hier ist der ringförmige Flansch 27 des zweiten Bauteils 2 dargestellt, an dem die Abschnitte 9, 11 ausgebildet sind. Das zweite Bauteil 3 ist das Gehäuse 25 eines Aktors 26, wobei das Gehäuse 25 den ringförmigen Flansch 27 aufweist.
-
Der ringförmige Flansch 27 erstreckt sich entlang der axialen Richtung 4 und erstreckt sich in Umfangsrichtung 13 um den Außenring 19 des Wälzlagers. Die Abschnitte 9, 11 werden durch das Umformwerkzeug 5 an einer Stirnfläche 28 des Flansches 27 ausgebildet. Die Abschnitte 9, 11 sind unmittelbar benachbart zueinander angeordnet, so dass eine umlaufende Umformung des ringförmigen Flansches 27 erreicht ist.
-
Der ringförmige Flansch 27 erstreckt sich um eine Spindel 24 des Aktors 25.
-
5 zeigt das Umformwerkzeug nach 1 bis 3 in einer perspektivischen Ansicht. Auf die Ausführungen zu den 1 und 2 wird verwiesen.
-
Das Umformwerkzeug 6 umfasst mehrere entlang der axialen Richtung 4 verlagerbare Umformstempel 7, 8.
-
Der Umformstempel 7 ist entlang der axialen Richtung 4 bewegbar. Das Umformwerkzeug 6 ist gegenüber den Bauteilen 2, 3 drehbar, so dass sukzessive mehrere Abschnitte 9, 11 durch jeweils einen Umformstempel 7, 8 verformbar sind.
-
Der Umformstempel 7 weist eine Kontaktfläche 14 zur Kontaktierung und Umformung des Abschnitts 9 auf, wobei die Kontaktfläche 14 eine sich zumindest entlang der axialen Richtung 4 erstreckende erste Gleitfläche 15 und eine sich zumindest entlang der radialen Richtung 10 erstreckende zweite Gleitfläche 16 sowie eine die Gleitflächen 15, 16 miteinander verbindende Führungsfläche 17 aufweist. Der Abschnitt 9 wird durch die Führungsfläche 17 kontaktiert und in der radialen Richtung 10 verformt und legt sich dabei an der zweiten Gleitfläche 16 an.
-
Der Übergang zwischen der ersten Gleitfläche 15 und der zweiten Gleitfläche 16 durch einen Radius gebildet, die Führungsfläche 17 ist also entlang der axialen Richtung 4 gebogen ausgeführt.
-
6 zeigt die Teileanordnung 23 nach 1 bis 4 in einer perspektivischen Ansicht. Auf die Ausführungen zu den 1 bis 4 wird verwiesen.
-
Die Teileanordnung 23 weist ein drittes Bauteil 21 auf, das über das Wälzlager drehbar an dem zweiten Bauteil 3 (das feststehende Gehäuse 26 des Aktors 25) angeordnet ist, wobei das dritte Bauteil 21 eine sich entlang der axialen Richtung 4 erstreckende Öffnung 22 aufweist, über die der zumindest eine Abschnitt 9, 11 für einen Umformstempel 7, 8 zugänglich ist.
-
Das dritte Bauteil 21 umfasst eine Spindelmutter 29, die auf einer sich entlang der axialen Richtung 4 erstreckenden Spindel 24 eines Aktors 25 drehbar angeordnet ist. Das dritte Bauteil 21 weist weiter einen Flanschabschnitt 31 auf, der sich ausgehend von der die Spindel 24 umgebenden Spindelmutter 29 entlang der radialen Richtung 10 und ringförmig entlang der Umfangsrichtung 13 erstreckt. An den Flanschabschnitt 31 schließt sich in der radialen Richtung 13 außen ein Verzahnungsabschnitt 32 an, durch den ein Zahnrad gebildet ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Verbindung
- 2
- erstes Bauteil
- 3
- zweites Bauteil
- 4
- axiale Richtung
- 5
- Aufnahme
- 6
- Umformwerkzeug
- 7
- erster Umformstempel
- 8
- zweiter Umformstempel
- 9
- erster Abschnitt
- 10
- radiale Richtung
- 11
- zweiter Abschnitt
- 12
- Mutter
- 13
- Umfangsrichtung
- 14
- Kontaktfläche
- 15
- erste Gleitfläche
- 16
- zweite Gleitfläche
- 17
- Führungsfläche
- 18
- Innenring
- 19
- Außenring
- 20
- Wälzkörper
- 21
- drittes Bauteil
- 22
- Öffnung
- 23
- Teileanordnung
- 24
- Spindel
- 25
- Aktor
- 26
- Gehäuse
- 27
- Flansch
- 28
- Stirnfläche
- 29
- Spindelmutter
- 30
- Gewinde
- 31
- Flanschabschnitt
- 32
- Verzahnungsabschnitt