DE10318751A1

DE10318751A1 - Wellen-Naben-Verbindung zum Sichern von Lagern, Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Wellen-Naben-Verbindungen

Info

Publication number: DE10318751A1
Application number: DE10318751A
Authority: DE
Inventors: Bernd Walther
Original assignee: Valeo Wischersysteme GmbH
Current assignee: Valeo Wischersysteme GmbH
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2004-11-11

Abstract

Wellen-Naben-Verbindung zum Sichern von Lagern, insbesondere Wälzlagern, auf einer Welle, wobei das Lager ein an der Welle angeordnetes Nabenteil umfasst, wobei wenigstens eine Sicherungshülse zur axialen Sicherung des Nabenteils durch plastische Verformung der Sicherungshülse auf der Welle festgesetzt ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Wellen-Naben-Verbindung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellen-Naben-Verbindung zum Sichern von Lagern, insbesondere Wälzlagern, auf einer Welle, wobei das Lager ein an der Welle angeordnetes Nabenteil umfasst. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Wellen-Naben-Verbindungen zum Sichern von Lagern.

Aus der WO 99/30049 ist eine Wellen-Naben-Verbindung bekannt geworden, bei der das die Welle umgreifenden Nabenteil mindestens eine Axialfläche aufweist, an der eine aus der Welle durch plastische Verformung erzeugte Erhebung anliegt und ein axiales Verschieben verhindert. Bei einer derartigen Wellen-Naben-Verbindung ist nachteilig, dass eine ungewollte Deformierung der Welle und/oder des Lagers beim Festsetzen des Nabenteils auftreten kann. Eine derartige Deformierung wirkt sich nachteilig auf die Präzision und die Lebensdauer des Lagers aus. Außerdem sind relativ hohe Kräfte zur plastischen Verformung der Welle erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Wellen-Naben-Verbindung vorzuschlagen, bei der eine Deformierung zum einen der Welle und zum anderen des Nabenteils möglichst weitgehend verhindert wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Wellen-Naben-Verbindung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens eine Sicherungshülse zur axialen Sicherung des Nabenteils durch plastische Verformung der Sicherungshülse auf der Welle festgesetzt wird. Die erfindungsgemäße Wellen-Naben-Verbindung hat den Vorteil, dass weder das Lager noch die Welle als solche plastisch verformt wird. Zur Festsetzung des Lagers wird vorteilhafterweise ausschließlich die Sicherungshülse plastisch verformt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Welle wenigstens eine mit der plastischen Verformung der Sicherungshülse zusammenwirkende Ausnehmung aufweist. Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass das plastisch verformte Material von der Ausnehmung aufgenommen werden kann. Beim plastischen Verformen tritt folglich keine Deformierung der Welle auf.

Die Ausnehmung kann insbesondere als radial umlaufende Nut ausgebildet sein. Eine derartige Nut lässt sich mit relativ wenig Fertigungsaufwand herstellen. Anstelle einer Nut können allerdings auch Nutabschnitte oder Bohrungen vorgesehen sein.

Vorteilhafterweise kann die plastische Verformung der Sicherungshülse durch einen Aufrollier- oder Verstemmvorgang erzeugt werden. Diese Vorgänge bieten sich zum plastischen Verformen an, weil sie mit relativ wenig Aufwand den gewünschten Effekt erzielen.

Um eine axial spielfreie Wellen-Naben-Verbindung zu erhalten, kann vorgesehen sein, dass die Sicherungshülse das Nabenteil unter einer axialen Vorspannung festsetzt. Ein Bewegen des Nabenteil relativ zur Welle wird damit ausgeschlossen.

Die Wellen-Naben-Verbindung kann so ausgebildet sein, dass das Nabenteil auf der einen Seite wenigstens abschnittsweise an einen umlaufenden Steg oder an einen Anschlagring abgestützt ist, und dass das Nabenteil auf der anderen Seite mittels der Sicherungshülse abgestützt ist. Allerdings ist ebenfalls denkbar, dass die beiden, sich gegenüberliegenden, Axialflächen des Nabenteils jeweils mittels einer Sicherungshülse gesichert sind.

Vorteilhafterweise ist die Sicherungshülse aus einem weicheren Material als die Welle ausgebildet. Dadurch kann gewährleistet werden, dass sich lediglich die Sicherungshülse, und nicht die Welle plastisch verformt. Insbesondere kann die Verformkraft an die Materialeigenschaften der Welle und der Sicherungshülse angepasst werden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zum Sichern von Lagern, das sich dadurch auszeichnet, dass eine Sicherungshülse auf die Welle aufgeschoben wird und dass die Sicherungshülse durch plastische Verformung der Sicherungshülse festgesetzt wird. Dadurch, dass lediglich die Sicherungshülse plastisch verformt wird, können keine nachteiligen Auswirkungen auf die Welle und/oder das Lager auftreten.

Die Hülse wird während des Festsetzens vorteilhafterweise in axialer Richtung gegen das Nabenteil beaufschlagt. Dadurch kann Axialspiel ausgeglichen werden. Außerdem erfolgt die Verformung der Sicherungshülse vorteilhafterweise im Bereich einer Ausnehmung in der Welle, so dass Material der Sicherungshülse in die Ausnehmung eindringen kann. Eine Deformation der Welle beim plastischen Verformen der Sicherungshülse wird damit ausgeschlossen.

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren ergibt sich dann, wenn die Verformung in axialer Richtung gesehen, wenigstens etwas versetzt zu der Achse der Ausnehmung derart erfolgt, dass das Nabenteil unter einer axialen Vorspannung festgesetzt wird. Die Verformung erfolgt dabei auf der dem Nabenteil abgewandten Seite der Ausnehmung derart, dass Material in die versetzt angeordnete Ausnehmung geschoben wird. Aufgrund der axialen Vorspannung kann das Axialspiel minimiert werden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zur Herstellung von erfindungsgemäßen Wellen-Naben-Verbindungen und/oder zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass Verformungsmittel zur plastischen Verformung der Sicherungshülse vorgesehen sind, die die Sicherungshülse zum Festsetzen auf der Welle verformen. Vorteilhafterweise verformen die Verformungsmittel die Sicherungshülse im Bereich einer Ausnehmung in der Welle so, dass Material der Sicherungshülse in die Ausnehmung eindringen kann.

Wie bereits zum erfindungsgemäßen Verfahren angesprochen, kann die Vorrichtung derart ausgebildet sein, dass die Verformungsmittel in axialer Richtung gesehen, wenigstens etwas versetzt zur Wellenachse quer verlaufenden Achse der Ausnehmung derart angeordnet sind, dass das Nabenteil unter einer axialen Vorspannung festsetzbar ist.

Die Verformungsmittel sind hierbei vorteilhafterweise als radial zur Wellenlängsachse angeordnete Verstemmstempel ausgebildet, die in einem Führungsring radial verschiebbar geführt sind. Die Verstemmstempel werden hierbei auf ihrer, der Wellenlängsachse abgewandten Seite mit einer Kraft zur Verformung der Sicherungshülse beaufschlagt.

Die Verformungsmittel können allerdings auch als quer zur Wellenlängsachse angeordnete Rollen ausgebildet sein, mit denen die Sicherungshülse auf die Welle aufrolliert wird.

Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung Beaufschlagungsmittel aufweisen, die die Sicherungshülse während des Festsetzens in axialer Richtung gegen das Nabenteil beaufschlagen. Dadurch wird während des Montagevorganges Axialspiel beseitigt. Als Beaufschlagungsmittel eignen sich insbesondere Federmittel, die die Sicherungshülse gegen das Nabenteil federnd vorgespannt beaufschlagen.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben und erläutert ist.
Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform der Erfindung; und
2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Wellen-Naben-Verbindung 10 dargestellt. Die Wellen-Naben-Verbindung 10 umfasst ein Wälzlager 12, das auf einer Welle 14 angeordnet ist. Das Lager 12 besteht aus einem die Welle umgreifenden Nabenteil 16, einem Außenring 18 und zwischen dem Nabenteil 16 und dem Außenring 18 angeordneten Wälzkörpern 20.
Die Welle weist einen Einstich 22 auf, in dem ein Anschlagring 24 angeordnet ist. Das Nabenteil 16 schlägt mit seiner Axialfläche 26 gegen den Anschlagring 24. Auf der dem Anschlagring 24 abgewandten Seite ist eine Sicherungshülse 28 vorgesehen, die gegen die andere Axialfläche 30 des Nabenteils 16 wirkt. Das Hülsenteil 28 ist zur Montage des Lagers 12 auf die Welle 14 aufschiebbar und anschließend durch plastisches Verformen der Sicherungshülse 28 auf der Welle 14 festsetzbar. Bei der Wellen-Naben-Verbindung 10 wird folglich lediglich die Sicherungshülse 28 plastisch verformt. Eine plastische Verformung des Lagers 12 und/oder der Welle 14 tritt nicht auf.
Um eine besonders effektive Festsetzung der Sicherungshülse 28 auf der Welle 14 zu erreichen, sieht die Welle eine Ausnehmung 32 in Form einer radial umlaufenden Nut vor. Dadurch wird erreicht, dass beim plastischen Verformen der Sicherungshülse 28 ausschließlich Material der Sicherungshülse 28 verformt wird und in die Ausnehmung 32 eindringen kann.
In der 1 ist die Sicherungshülse 28 teilausgeschnitten dargestellt, wobei im Querschnitt der plastisch verformte Bereich mit der Bezugszahl 34 gekennzeichnet ist.
Um eine gezielte Verformung lediglich der Sicherungshülse 28, und nicht der Welle 14 zu erreichen, ist die Sicherungshülse 28 aus einem weicheren Material als die Welle 14 ausgebildet.
Um während des Festsetzvorgangs der Sicherungshülse 28 ein mögliches Axialspiel auszuschließen, wird die Sicherungshülse 28 während des Festsetzens in axialer Richtung gegen das Nabenteil 16 mit einer Kraft F₁ beaufschlagt. Die Kraft F₁ kann beispielsweise mittels Federelementen aufgebracht werden.
Wie aus der 1 deutlich wird, erfolgt die Verformung in axialer Richtung gesehen, entlang eine Radialebene E₁. Die Radialebene E₁ ist von der Achse x der Ausnehmung 32, beziehungsweise von einer durch die Achse x gebildeten Radialebene, um den Abstand d versetzt angeordnet. Die Ebene E₁ ist von der Axialfläche 30 weiter entfernt angeordnet, als die Achse x. Dennoch liegt die Ebene E₁ im Bereich der axialen Erstreckung der Ausnehmung 32. Dadurch wird beim Verformen der Sicherungshülse 28 entlang der Ebene E₁ erreicht, dass die Sicherungshülse 28 in axialer Richtung gegen das Nabenteil 16 beaufschlagt wird. Das Nabenteil 16 wird folglich unter axialer Vorspannung festgesetzt.
Zum plastischen Verformen der Sicherungshülse 28 und zum Realisieren der Wellen-Naben-Verbindung 10 ist in der 1 eine Vorrichtung 37 dargestellt. Die Vorrichtung 37 umfasst Verformungsmittel in Form von Verstemmstempel 38, die in einem Führungsring 40 radial um die Längsachse 36 der Welle 14 verschiebbar geführt sind. Insgesamt können mehrere, insbesondere äquidistant voneinander beabstandete Verstemmstempel 38 vorgesehen sein. Zum Verstemmen werden die Verstemmstempel 38 auf ihrer, der Sicherungshülse 28 abgewandten Seite mit einer Verstemmkraft F₂ beaufschlagt.
Nach dem plastischen Verformen der Sicherungshülse 28 wird der Führungsring 40 samt Verstemmstempel 38 von der Welle abgezogen.
Anstelle von Verstemmstempel 38 kann vorgesehen sein, dass die Verformungsmittel als quer zur Wellenlängsachse 36 angeordnete Rollen ausgebildet sind, mit denen die Sicherungshülse 28 durch Aufrollieren verformt und festgesetzt wird.
Die in der 2 dargestellte Wellen-Naben-Verbindung 50 entspricht im Wesentlichen der Wellen-Naben-Verbindung 10 gemäß 1. Im Unterschied zur Wellen-Naben-Verbindung 10 werden bei der Wellen-Naben-Verbindung 50 beide Axialflächen 26, 30 des Nabenteils 16 mittels je einer Sicherungshülse 28, 28' gesichert. Entsprechende Bauteile tragen entsprechende Bezugszeichen.
Sämtliche Merkmale der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

Wellen-Naben-Verbindung (10, 50) zum Sichern von Lagern (12), insbesondere Wälzlagern, auf einer Welle (14), wobei das Lager (12) ein an der Welle (14) angeordnetes Nabenteil (16) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Sicherungshülse (28) zur axialen Sicherung des Nabenteils (16) durch plastische Verformung (34) der Sicherungshülse (28) auf der Welle (14) festgesetzt ist.
Wellen-Naben-Verbindung (10, 50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich die Sicherungshülse (28) und nicht die Welle (14) plastisch verformt ist.
Wellen-Naben-Verbindung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (14) wenigstens eine mit der plastischen Verformung (34) der Sicherungshülse (28) zusammenwirkende Ausnehmung (32) aufweist.
Wellen-Naben-Verbindung (10, 50) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (32) als radial umlaufende Nut ausgebildet ist.
Wellen-Naben-Verbindung (10, 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die plastische Verformung (34) der Sicherungshülse (28) durch einen Aufrollier- oder Verstemmvorgang erzeugt ist.
Wellen-Naben-Verbindung (10, 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungshülse (28) das Nabenteil (16) unter einer axialen Vorspannung festsetzt.
Wellen-Naben-Verbindung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nabenteil (16) auf der einen Seite (26) wenigstens abschnittsweise an einen umlaufenden Steg oder an einen Anlagering (24) abgestützt ist und dass das Nabenteil (16) auf der anderen Seite (30) mittels der Sicherungshülse (28) abgestützt ist.
Wellen-Naben-Verbindung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Seiten (26, 30) des Nabenteils (16) mittels einer Sicherungshülse (28, 28') gesichert sind.
Wellen-Naben-Verbindung (10, 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungshülse (28) aus einem weicheren Material als die Welle (14) ist.
Verfahren zur Herstellung einer Wellen-Naben-Verbindung (10, 50) zum Sichern von Lagern (12), insbesondere Wälzlagern, auf einer Welle (14), wobei das Lager (12) ein an der Welle angeordnetes Nabenteil (16) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sicherungshülse (28) auf die Welle aufgeschoben wird, und dass die Sicherungshülse (28) durch plastische Verformung (34) der Sicherungshülse (28) festgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungshülse (28) während des Festsetzens in axialer Richtung gegen das Nabenteil (16) beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung der Sicherungshülse (28) im Bereich einer Ausnehmung (32) in der Welle (14) erfolgt, so dass Material der Sicherungshülse (28) in die Ausnehmung (32) eindringen kann.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung (34) in axialer Richtung gesehen wenigstens etwas versetzt zu der Achse (x) der Ausnehmung (32) derart erfolgt, dass das Nabenteil (16) unter einer axialen Vorspannung festgesetzt wird.
Vorrichtung (37) zur Herstellung von Wellen-Naben-Verbindung (10, 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder zur Durchführung des Verfahrens nach einem Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Verformungsmittel (38) zur plastischen Verformung (34) der Sicherungshülse (28) vorgesehen sind, die die Sicherungshülse (28) zum Festsetzen auf der Welle verformen.
Vorrichtung (37) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungsmittel (38) die Sicherungshülse (28) im Bereich einer Ausnehmung (32) in der Welle (14) so verformen, so dass Material der Sicherungshülse (28) in die Ausnehmung (32) eindringen kann.
Vorrichtung (37) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungsmittel (38) in axialer Richtung gesehen wenigstens etwas versetzt zur Achse (x) der Ausnehmung (32) derart angeordnet sind, dass das Nabenteil (16) unter einer axialen Vorspannung festsetzbar ist.
Vorrichtung (37) nach einem der Ansprüche 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungsmittel als radial zur Wellenlängsachse (36) angeordnete Verstemmstempel (38) ausgebildet sind, die in einem Führungsring (40) radial verschiebbar geführt sind.
Vorrichtung (37) nach einem der Ansprüche 14 bis 16. dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungsmittel als quer zur Wellenlängsachse angeordnete Rollen ausgebildet sind.
Vorrichtung (37) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Beaufschlagungsmittel aufweist, die die Sicherungshülse (28) während des Festsetzens in axialer Richtung gegen das Nabenteil (16) beaufschlagen.