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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehelement mit einem Ansatzteil und einer Antirutschfläche zumindest auf einer der beiden axialen Endflächen dieses Ansatzteils und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Es ist bekannt, durch Anwenden einer Antirutschbehandlung an einer Endfläche eines Drehelements, das einen Ansatzteil aufweist und in der Lage ist, ein Drehmoment von mindestens einer der beiden axialen Endflächen des Ansatzteils zu übertragen, eine Antirutschfläche vorzusehen.
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Zum Beispiel ist ein Kettenrad 500 bekannt, das ein Drehelement mit einem Ansatzteil 501 und einer Vielzahl von entlang des Außenumfangs ausgebildeten Zähnen 502 ist, wie in 1A und 1B gezeigt. Wenn das Kettenrad an einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) gesichert ist, wird der Ansatzteil 501 in einen Endabschnitt der Kurbelwelle eingesetzt und wird das Kettenrad mit einer Schraube oder dergleichen axial befestigt, so dass ein Drehmoment zwischen der Endfläche der Kurbelwelle und einer Endfläche 503 des Ansatzteils 501 übertragen wird.
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Es ist bekannt, dass einige solcher Drehelemente eine Antirutschfläche 511 auf der Endfläche 503 aufweisen, die an dem gegenüberliegenden Ende anliegt, um ein Rutschen in Umfangsrichtung zum verhindern.
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Das Vorsehen einer rauen Fläche durch Herstellen von Unebenheiten auf einer Fläche durch Kugelstrahlen oder dergleichen zum Erhöhen des Reibungskoeffizienten ist als gängige Praxis zum Herstellen einer Antirutschfläche bekannt.
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Das Herstellen von Unebenheiten durch Laserbearbeitung an einer Endfläche eines Ansatzteils eines Kettenrads ist ebenfalls bekannt (siehe
US-Patent Nr. 7472467 ), wobei bewirkt wird, dass Vorsprünge durch die Befestigungskraft aktiv in die gegenüberliegende Fläche eingreifen, um einen starken Antirutscheffekt zu bieten.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Obwohl sich der Reibungskoeffizient einer rauen Fläche, die durch Kugelstrahlen oder dergleichen zum Herstellen von Unebenheiten auf dieser ausgebildet wird, vergrößert, ist es nicht möglich, Vorsprünge herzustellen, die in eine gegenüberliegende Fläche eingreifen.
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Die im
US-Patent Nr. 7472467 beschriebene Laserbearbeitungstechnik ermöglicht angeblich das Herstellen von Vorsprüngen, die in eine gegenüberliegende Seite eingreifen. Die Vorsprünge sind jedoch aus geschmolzenem Material gebildet, das sich um Nuten herum erhebt, und neigen dazu, glatt gebogene obere Teile aufzuweisen. Verschiedene Bedingungen mussten erfüllt sein, wie z.B. Härten von Material und dergleichen durch die Laserwärme auf der gegenüberliegenden Fläche etc., und ferner musste der Laserausgang präzise eingestellt werden.
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Vorsprünge, die mittels Laserbearbeitung hergestellt werden sind winzig aufgrund der Schwierigkeit beim Erhöhen des Betrags an Überstand (hinsichtlich Höhe und Breite), und daher konnte der Reibungskoeffizient um nicht mehr als einen bestimmten Betrag erhöht werden, und es war nicht möglich, Anwendungen in Betracht zu ziehen, bei denen ein hohes Rutschmoment erforderlich war. Ein weiteres Problem besteht darin, dass das Rutschmoment in großem Maß in Abhängigkeit von der Präzision beispielsweise der Rauigkeit oder Ebenheit der Endfläche der Kurbelwelle, die zu befestigen ist, variiert.
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Noch ein weiteres Problem besteht darin, dass dann, wenn Vorsprünge durch Laserbearbeitung auf beiden Seiten des Ansatzteils vorzusehen sind, die Laserbearbeitung immer nur auf einer Seite gleichzeitig durchgeführt würde, da eine gleichzeitige Laserbearbeitung auf beiden Seiten schwierig ist, und daher wäre der Prozess komplex und zeitaufwendig, was eine geringe Produktivität bedeutet. Ferner ist die Laserbearbeitungsmaschine selbst teuer und verursacht eine Erhöhung der Produktionskosten.
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Mit der vorliegenden Erfindung werden diese Probleme gelöst und werden ein Drehelement und ein Herstellverfahren für dieses, das das Herstellen von Vorsprüngen ermöglicht, die in eine gegenüberliegende Fläche eingreifen, um mit einer einfachen Konfiguration ein hohes Rutschmoment zu erreichen, geschaffen.
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Ein Drehelement gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Ansatzteil und eine Antirutschfläche zumindest auf einer der beiden axialen Endfläche des Ansatzteils auf, wobei die Antirutschfläche eine Vielzahl von gewellten Rippenteilen aufweist, wobei die gewellten Rippenteile ein Hauptnut und mindestens eine Nebennut, die sich parallel zu der Hauptnut erstreckt, aufweisen, wobei ein Grat zwischen der Hauptnut und der Nebennut höher als die Antirutschfläche vorsteht, wodurch die oben genannten Probleme gelöst werden.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Antirutschmerkmals eines Drehelements gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Drehelements mit einem Ansatzteil und einer Antirutschfläche auf mindestens einer der beiden axialen Endflächen des Ansatzteils und umfasst einen Schritt des Herstellens einer Vielzahl von gewellten Rippenteilen auf der Antirutschfläche, wobei eine Hauptnut und mindestens eine Nebennut, die sich parallel zu der Hauptnut erstreckt, durch Schmieden hergestellt werden, um in den gewellten Rippenteilen einen Grat zwischen der Hauptnut und der Nebennut zu erhalten, der höher vorsteht als die Antirutschfläche, wodurch die oben genannten Probleme gelöst werden.
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Bei dem Drehelement nach Anspruch 1 und dem Verfahren zum Herstellen eines Antirutschmerkmals des Drehelements nach Anspruch 7 werden die gewellten Rippenteile durch Schmieden auf der Antirutschfläche hergestellt, wobei die gewellten Rippenteile eine Hauptnut, mindestens eine Nebennut, die sich parallel zu der Hauptnut erstreckt, und einen Grat zwischen diesen, der höher vorsteht als die Antirutschfläche, aufweisen. Im Vergleich zu Vorsprüngen, die durch Laserbearbeitung hergestellt werden, ist der Freiheitsgrad bei der Auslegung der Ausgestaltung des Grats höher, d.h. die Höhe und Breite des Grats können größer ausgeführt werden. Dies ermöglicht eine Ausgestaltung, bei der die Scherbelastung, die auf den in eine gegenüberliegende Seite eingreifenden Grat aufgebracht wird, gleich der oder niedriger als die zulässige Belastung des Materials ist und die effektiv eingesetzt wird, um zu bewirken, dass der Grat leicht in die gegenüberliegende Seite eingreift. Dadurch erhöht sich die Abhängigkeit der Gratfestigkeit von dem Rutschmoment und kann ein höheres Rutschmoment unabhängig von dem Grad an Präzision, wie z.B. Rauigkeit oder Ebenheit der gegenüberliegenden Fläche, erreicht werden, so dass Anwendungen mit einem höheren Rutschmoment auf zufriedenstellende Weise in Betracht gezogen werden können.
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Die Grate, die in die gegenüberliegende Fläche eingreifen, bieten den Antirutscheffekt in sämtliche Richtungen. Somit wird eine richtungsabhängige Verringerung des Antirutscheffekts minimiert und kann der Antirutscheffekt in ausreichendem Maß sowohl in der Richtung des Moments als auch in der radialen Richtung geboten werden.
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Ferner können handelsübliche Vorrichtungen zum Herstellen von Rippenteilen durch Schmieden verwendet werden. Diese Vorrichtungen sind leicht zu steuern, so dass das Drehelement mit einer einfachen Konfiguration und zu niedrigen Kosten produziert werden kann.
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Bei der Konfiguration nach Anspruch 2 und Anspruch 8 haben die gewellten Rippenteile Nebennuten auf beiden Seiten der Hauptnut, wodurch die Dichte der Grate, die in den gewellten Rippenteilen angeordnet sind, vergrößert wird, so dass der Antirutscheffekt in der vertikalen Richtung viel höher wird.
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Bei der Konfiguration nach Anspruch 3 und Anspruch 9 hat der Grat eine konisch zulaufende Seitenfläche auf einer Seite, die der Hauptnut zugewandt ist, und eine konisch zulaufende Seitenfläche auf der Seite, die der Nebennut zugewandt ist. Dies ermöglicht, dass die Grate zuverlässig in die gegenüberliegende Fläche eingreifen, so dass der Effekt des Stoppens eines Rutschens gegen das Moment erhöht werden kann.
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Bei der Konfiguration nach Anspruch 4 und Anspruch 10 bilden eine Seitenfläche des Grats auf einer Seite, die der Hauptnut zugewandt ist, und einer Seitenfläche des Grats auf einer Seite, die der Nebennut zugewandt ist, einen Winkel von 30° bis 60°. Dies ermöglicht, dass die Grate zuverlässiger in die gegenüberliegende Seite eingreifen, so dass der Effekt des Stoppens eines Rutschens gegen das Moment noch stärker erhöht werden kann.
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Bei der Konfiguration nach Anspruch 5 und Anspruch 11 sind einige oder sämtliche der gewellten Rippenteile derart ausgebildet, dass sie sich radial auf der Antirutschfläche erstrecken. Dies ermöglicht eine willkürliche Verteilung der Richtungen der gewellten Rippenteile als Ganzes, so dass der Antirutscheffekt in den Richtungen vergleichmäßigt wird, in die sich die gewellten Rippenteile erstrecken. Ein Lösen in dem sich drehenden Kettenrad tritt kaum auf, und eine Lockerheit des Drehelements, die aus Vibration oder Wobbeln resultieren kann, kann auf zufriedenstellende Weise verhindert werden. Somit wird ein hohes Rutschmoment erreicht.
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Bei der Konfiguration nach Anspruch 6 und Anspruch 12 sind einige oder sämtliche der gewellten Rippenteile derart ausgebildet, dass sie sich spiralförmig auf der Antirutschfläche erstrecken. Dies ermöglicht ein flexibles Festlegen des Ausgleichs zwischen dem Antirutscheffekt gegen das Moment und dem Antirutscheffekt in der radialen Richtung. Somit wird eine richtungsabhängige Verringerung des Antirutscheffekts minimiert und kann der Antirutscheffekt in ausreichendem Maß sowohl in der Richtung des Moments als auch in der radialen Richtung geboten werden.
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Figurenliste
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- 1A ist eine Referenz-Vorderansicht eines Drehelements (Kettenrads) mit einer Antirutschfläche;
- 1B ist eine Referenz-Seitenansicht eines Drehelements (Kettenrads) mit einer Antirutschfläche;
- 2 ist eine (Teil-) Vorderansicht eines Drehelements gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A von 2; und
- 4 ist eine (Teil-) Vorderansicht eines Drehelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein Drehelement gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Ansatzteil und eine Antirutschfläche auf mindestens einer der beiden axialen Endflächen des Ansatzteils auf, wobei die Antirutschfläche eine Vielzahl von gewellten Rippenteilen aufweist. Die gewellten Rippenteile weisen eine Hauptnut und mindestens eine Nebennut, die sich parallel zu der Hauptnut erstreckt, auf, wobei ein Grat zwischen der Hauptnut und der Nebennut höher vorsteht als die Antirutschfläche. Ein Verfahren zum Herstellen eines Antirutschmerkmals eines Drehelements gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Drehelements mit einem Ansatzteil und einer Antirutschfläche an mindestens einer der beiden axialen Endflächen des Ansatzteils und umfasst einen Schritt des Herstellens einer Vielzahl von gewellten Rippenteilen auf der Antirutschfläche. Eine Hauptnut und eine Nebennut, die sich parallel zu der Hauptnut erstreckt, werden durch Schmieden hergestellt, um in den gewellten Rippenteilen einen Grat zwischen der Hauptnut und der Nebennut zu erhalten, der sich höher erstreckt als die Antirutschfläche. Die Erfindung kann jede spezifische Konfiguration haben, solange sie ein Drehelement und ein Herstellverfahren dafür schafft, das das Herstellen von Vorsprüngen, die in eine gegenüberliegende Fläche eingreifen, ermöglicht, um mit einer einfachen Konfiguration ein hohes Rutschmoment zu erreichen.
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Ausführungsform 1
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Ein Kettenrad 100, das ein Drehelement gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, weist eine Vielzahl von Zähnen 102 auf, die entlang des Außenumfangs ausgebildet sind, wie in 2 dargestellt. Wenn das Kettenrad an einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) gesichert ist, wird ein Ansatzteil 101 in einen Endabschnitt der Kurbelwelle eingesetzt und wird das Kettenrad mit einer Schraube oder dergleichen axial befestigt, so dass eine Antirutschfläche 111, die an einer Endfläche 103 des Ansatzteils 101 ausgebildet ist, an der Kurbelwelle anliegt, um ein Moment zu übertragen.
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Die Antirutschfläche 111 weist eine Vielzahl von gewellten Rippenteilen 120 auf, die gleichmäßig beabstandet sind, um sich radial über die gesamte Antirutschfläche 111 zu erstrecken.
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Der gewellte Rippenteil 120 umfasst, wie in 3 dargestellt, eine Hauptnut 125, die sich in einer Richtung erstreckt und einen umgekehrten zickzackförmigen Querschnitt hat, Nebennuten 127, die sich auf beiden Seiten dieser Hauptnut 125 parallel zu dieser erstrecken und von dieser beabstandet sind und einen umgekehrten zickzackförmigen Querschnitt haben, und zwei Grate 123, die zwischen der Hauptnut 125 und der angrenzenden einen der Nebennuten 127 höher als die Antirutschfläche 111 vorstehen. Der Grat 123 steht aufrecht auf der Antirutschfläche 111 und hat einen zickzackförmigen Querschnitt mit einer Spitze oder eine Ausgestaltung, bei der die Scherbelastung, die auf den Grat 123 aufgebracht wird, der in eine gegenüberliegende Fläche (eine Endfläche der Kurbelwelle, an der das Kettenrad befestigt ist) eingreift, gleich der oder niedriger als die zulässige Belastung des Materials ist.
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Die der Hauptnut 125 zugewandten Seitenflächen 123a und die den Nebennuten 127 zugewandten Seitenflächen 123b der Grate 123 sind jeweils eine konisch verlaufende Fläche. Der Winkel θ zwischen den der Hauptnut 125 zugewandten Seitenflächen 123a und den den Nebennuten 127 zugewandten Seitenflächen 123b der Grate 123 liegt beispielsweise zwischen 30° und 60°.
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Die Hauptnut 125 hat eine Tiefe d1 von der Antirutschfläche 111 von beispielsweise 0,4 bis 1,0 mm.
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Die Nebennuten 127 haben eine kleinere Tiefe d2 von der Antirutschfläche 111 als die Tiefe d1 der Hauptnut 125 von der Antirutschfläche 111 und ist beispielsweise 0,1 bis 0,7 mm.
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Die Grate 123 haben eine Höhe t von der Antirutschfläche 111 von beispielsweise 0,1 bis 0,8 mm.
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Bei dieser Ausführungsform sind die gewellten Rippenteile 120 durch Stanzen der Hauptnut 125 und der Nebennuten 127, die sich auf beiden Seiten der Hauptnut 125 parallel zu dieser erstrecken und von dieser beabstandet sind, unter Anwendung einer Schmiede- (Press-) Technik hergestellt, wodurch sich überschüssiges Material infolge der Nutherstellung erhebt und Vorsprünge (Grate 123) bildet, die zwischen der Hauptnut 125 und den Nebennuten 127 höher vorstehen als die Antirutschfläche 111.
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Die Hauptnut 125 und die Nebennuten 127 können gleichzeitig gestanzt werden, oder die Nebennuten 127 können nach dem Stanzen der Hauptnut 125 gestanzt werden, oder die Hauptnut 125 kann nach dem Stanzen der Nebennuten 127 gestanzt werden.
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Ausführungsform 2
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Das Kettenrad, das ein Drehelement gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, hat eine Vielzahl von gewellten Rippenteilen 120, die gleichmäßig ausgebildet sind, um sich spiralförmig zu erstrecken, wie in 4 dargestellt. Andere Konfigurationen sind denjenigen der ersten Ausführungsform im Wesentlichen gleich.
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Obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsformen jeweils die gewellten Rippenteile gleichförmig vorgesehen sind, können die gewellten Rippenteile mit unterschiedlichen Dichten und Richtungen in unterschiedlichen Teilen ausgebildet sein, oder sie können sich kontinuierlich verändern, oder sie können bei miteinander kombinierten Ausführungsformen unterschiedliche Formen aufweisen, oder sie können derart ausgebildet sein, dass sie einander schneiden.
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Die gewellten Rippenteile sind nicht auf diejenigen mit Nebennuten auf beiden Seiten der Hauptnut zum Bilden von zwei Graten beschränkt. Ein Grat mit einer Nebennut auf einer Seite mindestens einer Hauptnut kann ausreichen.
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Obwohl die Hauptnut und die Nebennuten der gewellten Rippenteile als Nuten mit einem umgekehrten zickzackförmigen Querschnitt dargestellt sind, können sie als Nuten mit einem umgekehrten halbkreisförmigen Querschnitt ausgebildet sein, solange die Ausgestaltung ein zuverlässiges Eingreifen der zwischen der Hauptnut und den Nebennuten ausgebildeten Grate in die Endfläche der Kurbelwelle sicherstellt.
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Zum Stanzen der Hauptnut und der Nebennuten kann jeder Typ von Vorrichtung verwendet werden, solange eine Hauptnut und Nebennuten mit gewünschten Ausgestaltungen gestanzt werden können.
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Das als Drehelement dargestellte Kettenrad ist nur ein Beispiel. Die Erfindung ist bei jedem Drehelement anwendbar, das ein Moment von einer Endfläche aufnimmt, und kann somit in verschiedenen Arbeitsgebieten verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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