DE1400758B2 - Zylindrisches Maschinenteil, wie Bolzen oder Welle, mit Bund, und Werkzeug zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

der vorhergenannten britischen Patentschrift (US-PS 2 888 852).

Die Scheibe nach der USA.-Patentschrift hat durch die doppelte Zahl und die größere Tiefe der Einschnitte (in radialer Richtung) eine wesentlich kleinere Festigkeit als die vorher diskutierte Scheibe, sie neigt daher an den geschwächten Stellen zum Einreißen und soll deshalb aus weichem Metall mit großer Dehnung hergestellt werden.

Die beiderseits der Ringnut anschließenden Bolzenabschnitt haben — ebenso wie die Rohrabschnitte nach der vorher genannten britischen Patentschrift — beide den gleichen Durchmesser und mithin auch die vorher genannten entsprechenden Nachteile. Für hoch beanspruchte Bolzen mit Bund ist auch diese bekannte An-Ordnung unbrauchbar. Die Scheiben sind außerdem sehr teuer.

Es ist eine Spindel mit Bund bekannt, bei welcher der Bund durch eine Scheibe gebildet ist, die in eine Ringnut des Bolzens eingepreßt ist und an ihrem inneren Umfang, gleichmäßig verteilt, eine Vielzahl von radial gerichteten, sektorförmigen Einschnitten hat (japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung 14 972/1962). ; Die Länge der Einschnitte (in radialer Richtung) ist — nach der Zeichnung — etwa halb so groß wie die j Wandstärke der ringförmigen Scheibe (in radialer Richtung). Außerdem ist der Innenmantel der Scheibe durch ein feines Gewinde aufgerauht. Die Einschnitte und das Innengewinde verteuern das Herstellen der Scheibe beachtlich, weil das Herstellen lediglich durch Stanzen wegen der relativ langen, schmalen und spitzen Einschnitte und wegen des Gewindes unmöglich ist. [ Offensichtlich wird aber dieser Aufwand vom Urheber des Vorschlages nach dem japanischen Gebrauchsmuster als notwendig erachtet, um das Eingreifen der Scheibe in die Ringnut der Spindel zu ermöglichen, d. h. um die Durchmesser der Scheibe entsprechend zu verkleinern.

Die Einschnitte haben zur Folge, daß die Scheibe nur an den durch die Einschnitte geschwächten Stellen bleibend verformt wird und mit entsprechend geringer Spannung auf der Spindel gehalten ist. Offenbar ist aus diesem Grunde vorgesehen, die Innenmantelfläche der Scheibe durch ein Gewinde aufzurauhen.

Für einen wechselnden Kräften ausgesetzten Bund oder starken Beschleunigungen ausgesetzte Maschinenteile ist daher diese durch radiale Einschnitte geschwächte Scheibe ebenfalls unbrauchbar.

Im übrigen haben die beiderseits der Ringnut angrenzenden Abschnitte der Spindel den gleichen Durchmesser. Die Spindel hat daher keine Ringschulter, welche die richtige Lage der Scheibe an der Stelle der Ringnut bestimmt und die Scheibe beim Einpressen in die Ringnut auf einfache Weise senkrecht zur Spindelachse führt. Dieser Mangel verhindert ein störungsfreies und rationelles Verbinden der Scheibe mit der Spindel.

In dieser japanischen Gebrauchsmuster-Veröffentlichung ist also übereinstimmend mit der GB-PS 544 256 und der US-PS 2 888 852 die Lehre gegeben, als Bund eine Scheibe zu verwenden, die zum Zwecke der leichteren Verformung durch gleichmäßig an ihrem Umfang verteilte Ausnehmungen geschwächt ist.

Es ist zwar ein Bolzen mit einem Bund bekannt, bei dem die beiderseits der Ringnut angrenzenden Bolzenabschnitte unterschiedlich stark sind und die den Bund bildende Scheibe an einer Ringschulter anliegt, die von einer Flanke der Ringnut und dem stärkeren Bolzenabschnitt gebildet ist (DT-Gbm 1 735 392).

Zum Verbinden zweier ebener Platten sowie zum axialen Sichern eines Kolbens auf einer Kolbenstange ist eine gleichartige Anordnung von Bolzen und Bund bekannt, jedoch tritt hier an Stelle des stärkeren Bolzenabschnitts eine Planfläche von einer der zu verbindenden Platten bzw. eine Planseite des Kolbens (GB-PS 560 775).

Bei allen diesen drei Anordnungen ist aber jeweils die Scheibe ursprünglich nicht eben, sondern sie hat ursprünglich die Form eines Tellers mit kegelstumpfförmigem Rand ohne Boden und sie wird durch Axialdruck zu einer ebenen Scheibe umgeformt, wobei der innere Rand in die Ringnut eingreift und sich an der Ringschulter des stärkeren Bolzenabschnitts bzw. der Planfläche der Platte oder der Planseite des Kolbens abstützt. Das ist aber nur möglich, wenn die Breite der Nut etwas größer als die Blechstärke der Scheibe ist und wenn die Blechstärke der Scheibe nicht allzu groß ist. Der unterschiedlich dicke Bolzenabschnitt bzw. die Planfläche der einen Platte oder die Planseite des Kolbens dienen hier als Anlage für die Lochkante der tellerförmigen Scheibe beim Flachdrücken der Scheibe.

Für eine spielfreie Verbindung von Scheibe und Bolzen oder gar eine Befestigung der Scheibe in der Ringnut nach Art eines Festsitzes sind diese bekannten Scheiben unbrauchbar, da die gewünschte Befestigung mit axialem Druck nicht möglich ist.

Es ist auch ein Bolzen mit einem Bund bekannt, dessen Bund aus einem federnden Spreizring aus halbelastischem Kunststoff besteht, der zum Aufschieben auf das Bolzenende gedehnt, federnd in die Ringnut des Bolzens eingerastet und analog zum Bolzen entfernt werden kann (DT-PS 887 716).

Ein aus einer gummielastischen Scheibe bestehender, lösbarer Bund ist zur Lösung der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe unbrauchbar.

Es ist ferner eine Welle mit einem Bund bekannt, bei welcher der Bund in eine Ringnut der Welle eingepreßt ist und in allen durch die Achse von Welle und Bund gelegten Schnittebenen die gleiche Querschnittsfläche hat (DT-PS 682 168).

Der Bund wird aber rotwarm, nämlich bei Schmiedetemperatur, mittels eines zweiteiligen, ringförmigen Gesenks auf die Welle aufgepreßt.

Dabei wird der ringförmige Rohling für den Bund, dessen Querschnitt ein Rombus ist, derart umgeformt, daß der Querschnitt des fertigen Bundes ein Trapez ist, das mit seinem innersten Abschnitt in die kegelstumpfförmige Einschnürung der Welle mit einem etwa dreieckigen Querschnitt eingreift. Außerdem wird dabei der Bund in axialer Richtung gestaucht.

Das Warmpressen ist wegen der Erwärmung auf Schmiedetemperatur wesentlich aufwendiger als die kalte Umformung des Rohlings für den Bund. Außerdem macht die relativ grobe Warmverformung in vielen Fällen eine spanabhebende Nacharbeit erforderlich, und schließlich ist die Warmverformung, wenn empfindliche Teile auf den Bolzenabschnitt aufgeschoben sind, unbrauchbar, weil die aufgeschobenen Teile beschädigt oder zerstört werden.

Es ist ein Bolzen mit einem Kopf an dem einen Ende und zwei Ringnuten am Ende des Schaftes bekannt, auf dessen Schaftende eine Hülse aufgepreßt und dabei in eine der Ringnuten mittels einer Ziehbuchse eingepreßt ist (GB-PS 865 576).

Bolzen und Hülse dienen als Niet zum Verbinden zweier ebener Platten. Die Hülse hat zwar in allen

durch die Achse von Bolzen und Hülse gelegten Schnittebenen die gleiche Querschnittsfläche, aber sie soll insbesondere aus Weichmetall hergestellt sein.

Die bekannte Hülse ist daher unbrauchbar für Werkstücke, die sehr hohen Beschleunigungen ausgesetzt sind, und bei denen der Bund hochfest mit dem Bolzen verbunden sein muß.

Außerdem ist das Verhältnis von Länge zu Durchmesser bei der Hülse so groß, daß von einer Scheibe nicht mehr die Rede sein kann. Die Schwierigkeit, die beim Verkleinern der Durchmesser einer mehr oder weniger dünnen Scheibe auftritt: das Verwinden, tritt bei Hülsen gar nicht auf, weil Hülsen im Vergleich zu Scheiben lang und dünnwandig sind.

Es ist eine Drehkupplung für die Takelage und für Fischereigeräte bekannt, bei der ein bolzenförmiges Teil mit einem hülsenförmigen Teil drehbar verbunden ist (US-PS 2 195 124). Beide Einzelteile, Bolzen und Hülse, sind aus Messing oder einem ähnlichen Metall. Der Bolzen hat hinten einen zylindrischen Schaft und vorne einen dickeren, wulstförmigen Kopf.

Beim Verbinden der beiden Einzelteile wird der vordere Endabschnitt der Hülse im Durchmesser konzentrisch verkleinert, es wird aber kein Festsitz, sondern ein Spiel zwischen den beiden Teilen erzeugt, da die beiden Teile drehbar miteinander verbunden werden sollen.

Eine seitliche Führung durch eine Wandfläche des Bolzens ist bei der Verformung der Hülse nicht nötig, weil der vordere Abschnitt der Hülse, dessen Durchmesser verkleinert werden soll, vor, während und nach der Verformung mit dem übrigen Teil der Hülse verbunden ist und bleibt, und weil der zu verformende Abschnitt der Hülse in radialer Richtung im Vergleich zu einer Scheibe dünnwandig und in axialer Richtung relativ lang ist, so daß ein Verwinden wie bei einer Scheibe nicht möglich ist.

Bei einer bekannten Spannzange für eine Zirkelspitze (»Bauelemente oder Feinmechanik« von Richter und V ο s s , 1952, S. 273, Bild 1045) wird die Zirkelspitze durch Klemmung in den Backen der Zange gehalten, also lediglich elastisch deformiert.

In Spannzangen für Drehbänke und Schleifmaschinen werden die metallischen Werkstücke ebenfalls nur elastisch deformiert.

Bei Zeichenstiften mit auswechselbaren Minen, die eine der bekannten Spannzange für Zirkelspitzen ähnliche Spannzange haben, können zwar durch die geriffelten Backen der Spannzange bleibende Verformungen an der Mine erzeugt werden. Diese Verformungen, nämlich den Riffelungen der Zange entsprechende, hauptsächlich durch Absplitterungen der Mine entstandene unerwünschte Eindrücke sind aber nur gering und zudem viel leichter zu erzielen als bei metallischen Werkstoffen, weil die Minen sehr viel spröder sind und sehr viel geringere Festigkeit haben als metallische Werkstoffe.

Es ist nicht üblich, Spannzangen für Drehbänke und Schleifmaschinen statt zum Spannen zum plastischen Verformen von Werkstücken zu gebrauchen.

Dafür sind diese Spannzangen auch nicht geeignet, weil sie für solche Kräfte zu schwach sind und weil die Backenhöhlung nur eine einzige Zylinderfläche hat. Darin kann die dünne Scheibe weder lagerichtig aufgenommen, noch in der gewünschten Weise verformt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Metallschcibe nach Art eines Festsitzes in der Ringnut des Bolzens zu befestigen, so daß eine Lokkerung der Scheibe mit Sicherheit vermieden wird, auch wenn der Bolzen samt Bund starken Beschleunigungen, in der Größenordnung der 50fachen Erdbeschleunigung, ausgesetzt ist oder wenn auf den fertigen Bund im Betrieb von außen große wechselnde Kräfte ausgeübt werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die aus Stahl oder einem anderen Metall mit ähnlicher Festigkeit hergestellte Scheibe in allen durch die Achse von Bolzen und Scheibe gelegten Schnittebenen die gleiche Querschnittsfläche hat und daß in an sich bekannter Weise die beiderseits der Ringnut angrenzenden Abschnitte des Bolzens unterschiedlich stark sind, der stärkere Abschnitt einen größeren Durchmesser als das Loch der unverformten Scheibe hat, und die Scheibe an einer als seitliche Führung dienenden, von einer Flanke der Ringnut und dem stärkeren Abschnitt des Bolzens gebildeten Ringschulter anliegt.

Die Verwendung einer Scheibe aus Stahl oder einem anderen Metall mit ähnlicher Festigkeit sowie einer solchen Scheibe, die in allen durch die Achse von Bolzen und Scheibe gelegten Schnittebenen die gleiche Querschnittsfläche hat, d. h. nicht durch Nuten oder Ausnehmungen geschwächt ist, sind zwei Voraussetzungen dafür, daß die Scheibe nach Art eines Festsitzes in der Ringnut des Bolzens befestigt werden kann und daß eine Lockerung vermieden wird, auch wenn der Bolzen samt Bund sehr hohen Beschleunigungen in der angegebenen Größenordnung ausgesetzt ist.

Die unterschiedlich starken Bolzenabschnitte beiderseits der Ringnut und die Ausführung des stärkeren Abschnitts mit einem Durchmesser, der größer ist als der Innendurchmesser der unverformten Scheibe, erbringen den Vorteil, daß die unverformte Scheibe an der Ringschulter anliegt, die von einer Flanke der Ringnut und dem stärkeren Abschnitt des Bolzens gebildet ist. Dadurch wird die Lage der Scheibe an der Stelle der Ringnut bestimmt, die Scheibe beim Einpressen in die Ringnut senkrecht zur Achse des Bolzens geführt und die auf den Außenmantel der Scheibe aufgebrachte Kraft bewirkt eine Verkleinerung der Durchmesser der Scheibe, ohne daß die Scheibe seitlich ausweicht oder geknickt wird.

In zweckmäßiger Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes wird zum Herstellen des zylindrischen Maschinenteils mit Bund ein Werkzeug mit einem spannzangenartigen Futter benutzt, dessen federnd radial verstellbare, durch Schlitze voneinander getrennte Bakken eine von den Schlitzen durchbrochene, abgesetzte zentrale Höhlung mit folgenden Abschnitten bilden:

1. einem konischen Abschnitt am Eingang der Höhlung,

2. einem kurzen zylindrischen Abschnitt, dessen Durchmesser und Länge dem Außendurchmesser und der Dicke der aufzupressenden Scheibe entsprechen und

3. einem engsten, langen Abschnitt, dessen Durchmesser bei spannungsfreien Backen kleiner als der Außendurchmesser der aufzupressenden Scheibe ist.

Der konische Abschnitt am Eingang der Höhlung dient zum Einschieben der unverformten Scheibe in die Höhlung der Backen.

Der kurze zylindrische Abschnitt, dessen Durchmesser und Länge dem Außendurchmesser und der Dicke der aufzupressenden Scheibe entsprechen, dient zur

Aufnahme der Scheibe während der Verformung sowie zum seitlichen Führen der Scheibe bei ihrem Einpressen in die Ringnut des Bolzens.

Damit wird in vorteilhafter Weise die Scheibe beim Einpressen in die Ringnut des Bolzens auch von dem kurzen zylindrischen Abschnitt in der Backenhöhlung, d. h. im Bereich ihres äußeren Randes, seitlich geführt.

Der engste, lange Abschnitt, dessen Durchmesser bei spannungsfreien Backen kleiner ist als der Außendurchmesser der aufzupressenden Scheibe, bildet mit der Aufnahme für die unverformte Scheibe eine Anlagefläche, welche das Einschieben der Scheibe in die Backenhöhlung begrenzt.

Mit diesem Werkzeug läßt sich die Scheibe störungsfrei und rationell auf den Bolzen aufpressen.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Bolzens mit einer Ringnut und zwei beiderseits der Ringnut anschließenden Bolzenabschnitten mit unterschiedlicher Dicke,

F i g. 2 eine als Bund vorgesehene hohlzylinderförmige Scheibe im Schnitt,

F i g. 3 den Bolzen mit der aufgeschobenen und an einer Ringschulter anliegenden Scheibe nach F i g. 2, letztere im Schnitt,

Fig.4 den Bolzen mit auf den Hals seiner Ringnut aufgepreßter, einen Bund bildender Scheibe, letztere im Schnitt,

F i g. 5 ein in einem Werkzeughalter befestigtes Werkzeug zum Aufpressen der Scheibe auf den Hals der Ringnut des Bolzens, mit im Werkzeugfutter eingerasteter Scheibe unmittelbar vor dem Aufpressen der Scheibe auf einen Bolzen, in Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

F i g. 6 das Werkzeug in Vorderansicht.

Ein einteiliger, rotationssymmetrischer Bolzen 1 hat zwei zylindrische Abschnitte 2,3 mit ungleichen Durchmessern, welche durch einen zylindrischen Hals 4 einer Ringnut 5 mit U-förmigem Axialschnitt verbunden sind. Der Abschnitt 3 mit kleinerem Durchmesser hat am freien Ende eine Fase 6 in Form eines Kegelstumpfes.

Eine hohlzylinderförmige Scheibe 7 (F i g. 2) hat eine Dicke, die nur so viel kleiner ist als die Breite der Ringnut 5 am Bolzen 1, daß sich die Scheibe 7 leicht in die Ringnut 5 einschieben läßt. Der Innendurchmesser 8 der Scheibe 7 ist einerseits nur so viel größer als der Durchmesser des dünneren Bolzenabschnitts 3, daß die Scheibe 7 auf dem letzteren leicht axial verschoben werden kann, er ist aber andererseits mindestens so viel kleiner als der Durchmesser des dickeren Bolzenab-Schnitts 2, daß die Scheibe 7 an der von der Ringnut 5 und dem dickeren Bolzenabschnitt 2 gebildeten, senkrecht zur Bolzenachse 9 gerichteten Nutflanke 10 eine ausreichend große Anlagefläche findet, durch welche die an die Nutflanke 10 angedrückte Scheibe 7 mit ihrer Seitenfläche 11 senkrecht zur Bolzenachse 9 gehalten ist.

F i g. 3 zeigt die über den dünneren Bolzenabschnitt 3 hinweg auf den Bolzen 1 aufgeschobene und mit der Seitenfläche 11 an der Nutflanke 10 anliegende Scheibe 7 in zum Bolzen 1 konzentrischer Lage. Diese Lage nimmt bei lotrecht angeordnetem Bolzen 1 die Scheibe 7 infolge ihrer Schwerkraft von selbst ein.

F i g. 4 zeigt den Bolzen 1 mit der einen Bund bildenden gestauchten Scheibe 12. Diese ist durch Verformen der Scheibe 7 mittels auf deren Außenmantel gleichmäßig verteilten, radial gerichteten Druckes entstanden. Sie liegt mit ihrem Innenmantel 13 am Hals 4 der Ringnut 5 und mit ihren Seitenflächen 14,15 an den Flanken 10, 16 der Ringnut 5 an und ist somit unlösbar mit dem Bolzen 1 verbunden.

Die F i g. 5 zeigt ein in einem Werkzeughalter befestigtes einfaches handbetätigtes Werkzeug 17 zum Aufpressen der Scheibe 7 auf den Bolzen 1 und die im Werkzeug 17 aufgenommene Scheibe 7 unmittelbar vor dem Aufpressen. In der F i g. 6 ist nur das Werkzeug 17 dargestellt. Es besteht aus einem spannzangenartigen Futter 18 mit durch Biegen verstellbaren Aufnahmebacken 19, einer auf dem Futter 18 verschiebbaren Hülse 20 mit einem Spannring 21 und einem auf einem Gewindezapfen 22 des Futters 18 verschraubbaren Gewindering 23 mit zwei radial nach außen gerichteten Handhebeln 24.

Das Futter hat am hinteren Ende einen prismatischen Zapfen 25 in Form eines durch zwei parallele Ebenen abgeflachten Zylinders. Der Zapfen 25 dient zum Befestigen des Werkzeugs in einem nicht dargestellten Schraubstock oder einer anderen Werkzeug-Aufnahme.

An den Zapfen 25 schließen sich gleichachsig nacheinander die folgenden Abschnitte des Futters 18 an: der Gewindezapfen 22, ein kurzer Zylinder 26, dessen Durchmesser mit dem Außendurchmesser des Gewindezapfens 22 übereinstimmt, und die spannzangenartigen Aufnahmebacken 19.

Die Backen 19 sind durch radial zur Achse 27 des Futters 18 gerichtete, von der Stirnseite 28 des Futters bis kurz vor den zylindrischen Abschnitt 26 des Futters sich erstreckende und in gleicher Winkelteilung angeordnete Schlitze 29 seitlich voneinander getrennt und dadurch radial zur Achse 27 des Futters elastisch biegsam.

Die Backen 19 bilden abgesehen von den Schlitzen 29 einen rotationssymmetrischen Hohlkörper, der außen in einen zylindrischen Abschnitt 30 und einen kegeligen, zur Stirnseite 28 des Futters 18 sich erweiternden Abschnitt 31 unterteilt ist.

Die Innenseite dieses Höhlkörpers ist in einen langen zylindrischen Abschnitt 32, zwei kurze zylindrische Abschnitte 33,34 und einen kurzen kegeligen Abschnitt 35 unterteilt. Der zwischen den beiden zylindrischen Abschnitten 32, 34 liegende kurze zylindrische Abschnitt

33 hat — bei spannungsfreien Backen 19 — einen Durchmesser und eine Länge, die wenig größer sind als der Außendurchmesser und die Dicke der Scheibe 7 nach F i g. 2. Der zylindrische Abschnitt 33 hat auch einen größeren Durchmesser als die beiderseits angrenzenden zylindrischen Abschnitte 32, 34, so daß er eine Ringnut 36 bildet, die als Aufnahme für die Scheibe 7 dient. Der kegelige Abschnitt 35 an der Innenseite des von den Backen 19 gebildeten Hohlkörpers hat seinen größten Durchmesser in der Stirnseite 28 des Futters 18; sein kleinster Durchmesser stimmt überein mit dem des angrenzenden kurzen zylindrischen Abschnitts

34 und ist größer als der des langen zylindrischen Abschnitts 32.

Am vorderen Ende der Hülse 20 ist der der einfacheren Fertigung wegen gesondert hergestellte Spannring 21 konzentrisch zur Hülse 20 mittels Schrauben 37 befestigt. Der Spannring 21 hat eine in Richtung zur Hülse 20 hin sich verengende Innenkegelfläche 38, deren Kegelwinkel übereinstimmt mit demjenigen der von den Backen 19 gebildeten Außenkegelfläche 31.

Die Hülse 20 samt Spannring 21 ist über das hintere Ende des Futters 18 hinweg auf das Futter aufgeschoben und lagert mit einer Bohrung 39 verschiebbar auf

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dem Gewindezapfen 22 und dem daran anschließenden Zylinder 26 des Futters. Der mit der Hülse 20 verbundene Spannring 21 liegt mit seiner lnnenkegelfläche 38 auf der von den Backen 19 gebildeten Außenkegelfläche 31, und zwar bei spannungsfreien Backen 19 am verjüngten Ende der Außenkegelfläche.

Die F i g. 5 zeigt die Scheibe 7 eingerastet in der Ringnut 36 der Backen 19 des Werkzeugs 17. Der hier dargestellte Bolzen 1 und ein daran gleichachsig anschließender Rotationskörper 40 bilden ein magnetisch betätigtes Schaltglied 41, auf dessen dickerem, von der Nutflanke 10 und einer Ringschulter 42 seitlich begrenztem Bolzenabschnitt 2 eine zwischen ringförmigen Teilen liegende Kontaktplatte 43 entgegen der Kraft einer ebenfalls auf diesem Bolzenabschnitt 2 gelagerten Schraubenfeder 44 axial verschiebbar gehalten werden soll.

Das Schaltglied 41 sitzt mit seinem als Magnetanker ausgebildeten Rotationskörper 40 in einer lotrecht gerichteten Höhlung 45 einer matrizenartigen Aufnahme 46, welche auf einer waagrechten Tischebene 47 liegt.

Der prismatische Zapfen 25 des Futters 18 ist in beliebiger Weise in einem Werkzeughalter 48 einer Spindel 49 befestigt, die mit nicht dargestellten üblichen Mitteln in Achsrichtung 9 des Bolzens 1 verschiebbar gelagert ist und undrehbar gehalten werden kann.

Die auf dem dickeren Bolzenabschnitt 2 des Schaltgliedes 41 verschiebbar zu haltenden Teile, die Schraubenfeder 44, ein aus elektrisch isolierendem Werkstoff bestehender, außen abgesetzter Flanschring 50, ein aus gleichem Werkstoff bestehender Ring 51, eine Unterlegscheibe 52, die seitlich zwischen den aus elektrisch isolierendem Werkstoff hergestellten Ringen 50, 51 gehaltene und auf dem Absatz 53 des Flanschrings 50 lagernde Kontaktplatte 43, sowie die auf den Hals 4 der Ringnut 5 des Bolzens 1 aufzupressende Scheibe 7 sind bei in die obere Endlage verschobener Spindel 49 auf den Bolzen 1 aufgeschoben worden.

Solange das Werkzeug 17 das Schaltglied 41 noch nicht berührt, ist die sich an der Ringschulter 42 des Bolzens 1 abstützende Schraubenfeder 44 nur durch das im Verhältnis zu ihrer Federkraft geringe Gewicht der über ihr liegenden, auf den Bolzen 1 aufgeschobenen Teile 50, 43, 51, 52, 7 belastet, d. h. fast entspannt, so daß die aufzupressende Scheibe 7 noch oberhalb der Ringnut 5 des Bolzens 1 liegt.

Beim Vorschub der das Werkzeug 17 tragenden Spindel 49 berührt das Futter 18 des Werkzeuges 17 mit dem von seinen Backen 19 gebildeten Innenkegel 35 die aufzupressende Scheibe 7, weil deren Außendurchmesser kleiner ist als der größte Durchmesser des Innenkegels 35, und mit der Stirnseite 28 ihrer Backen 19 die Unterlegscheibe 52, weil deren Außendurchmesser größer ist als der größte Durchmesser des Innenkegels 35. Beim weiteren Spindelvorschub verschiebt das Futter 18 mit seiner Stirnseite 28 die Unterlegscheibe 52 und alle unterhalb dieser liegenden, auf dem dickeren Bolzenabschnitt 2 verschiebbar zu haltenden Teile 51, 43, 50 unter Spannen der Schraubenfeder 44 und im Ausmaß des Spindelvorschubs bis in die in F i g. 5 dargestellte Lage.

Die aufzupressende Scheibe 7 wird vom Innenkegel 35 des Futters 18 ebenfalls auf dem Bolzen 1 zurückgeschoben, jedoch nur bis sie an der von der Ringnut 5 und dem dickeren Bolzenabschnitt 2 gebildeten Nutflanke 10 anliegt und dann durch die letztere an einer weiteren Verschiebung relativ zum Bolzen 1 gehindert wird. Alsdann gleitet das Futter 18 mit dem Innenkegel 35 und dem an den letzteren anschließenden zylindrischen Abschnitt 34 seiner Höhlung über die Scheibe 7 hinweg.

Dabei wird die von den Backen 19 gebildete Höhlung federnd ein wenig erweitert, weil der Durchmesser des kurzen innenzylindrischen Abschnitts 34 der Bakken 19 bei spannungsfreien Backen wenig kleiner als der Außendurchmesser der aufzupressenden Scheibe 7 ist. Weil aber der Außendurchmesser der Unterlegscheibe 52 größer als der größte Durchmesser des federnd erweiterten Innenkegels 35 der Backenhöhlung ist, wird verhindert, daß die Unterlegscheibe 52 in die Backenhöhlung eindringt und dann später das Aufpressen der Scheibe 7 erschwert und dabei selbst unerwünscht deformiert wird.

Nachdem der Innenzylinder 34 vollständig über den Außendurchmesser der aufzupressenden Scheibe 7 hinweggeschoben ist, rastet die Scheibe in die Ringnut 36 der Backen 19 ein, worauf letztere wieder federnd ihre spannungsfreie Lage einnehmen. Wenn durch den Vorschub der Spindel 49 schließlich die Scheibe 7 einerseits mit ihrer nach unten weisenden Seitenfläche 11 an der von der Ringnut 5 und dem dickeren Bolzenabschnitt 2 gebildeten Nutflanke 10 und andererseits mit ihrer nach oben weisenden Seitenfläche an einer von der Ringnut 36 und dem langen Innenzylinder 32 der Bakken 19 gebildeten Nutflanke 54 anliegt, was sich durch sprunghafte Zunahme der zum Verschieben der Spindel erforderlichen Kraft äußert, wird das Futter 18 mittels der Spindel 49 in üblicher Weise unverschiebbar und undrehbar gehalten. Nun ist die Scheibe 7 in Höhe der Ringnut 5 des Bolzens 1 fixiert.

Zum Aufpressen der Scheibe 7 wird der Gewindering 23 mittels der Handhebel 24 auf dem Gewindezapfen 22 des Futters 18 in Richtung auf den zylindrischen Abschnitt 26 des Futters 18 hin verschraubt. Dadurch wird die am Gewindering 23 anliegende und auf dem Futter geführte Hülse 20 samt Spannring 21 — entsprechend der Gewindesteigung — zur Stirnseite 28 des Futters 18 hin verschoben, und mittels des Spannringes 21 werden alle senkrecht zur Futterachse 27 liegenden, von den federnden Backen 19 gebildeten Durchmesser — entsprechend dem Winkel des von den Backen 19 gebildeten Außenkegels 31 — verkleinert.

Dadurch werden zwangläufig der Außen- und der Innendurchmesser der Scheibe 7 durch die von den einzelnen Backen 19 ausgeübten, radial zur Futterachse 27 gerichteten Kräfte plastisch verkleinert.

Der Gewindering 23 wird so lange verschraubt, d. h. der Spannring 21 so weit auf dem Außenkegel 31 der Backen 19 verschoben, bis die Scheibe mit ihrem Innenmantel 13 am zylindrischen Hals 4 der Ringnut 5 des Bolzens 1 anliegt und in der Ringnut 5 des Bolzens 1 unlösbar gehalten ist.

Es kann mitunter zweckmäßig sein, wenn die von den Backen 19 ausgeübten und auf den Außendurchmesser der Scheibe 7 einwirkenden Kräfte zum plastischen Verkleinern der Durchmesser der Scheibe so groß gewählt werden, d. h. wenn der Gewindering 23 so weit verschraubt wird, daß der Hals 4 der Einschnürung 5 des Bolzens 1 elastisch verkleinert wird, so daß nach dem Einwirken der Kräfte die Scheibe 12 nach Art eines Festsitzes auf dem Hals 4 der Ringnut 5 sitzt.

Bei dem plastischen radialen Stauchen der Scheibe 7 wird im allgemeinen die Dicke der Scheibe etwas vergrößert oder die Scheibe leicht wellenförmig gebogen, so daß sie auch zwischen den Nutflanken 10, 16 des Bolzens 1 spielfrei gehalten ist.

Zum Lösen des Werkzeuges 17 von der aufgepreßten Scheibe 12 wird der Gewindering 23 an das hintere Ende des Gewindezapfens 22 zurückgeschraubt und dann die Hülse 20 samt Spannring 21 wieder in die aus F i g. 5 ersichtliche Lage zurückgeschoben. Beim Zurückschieben des Spannringes 21 öffnen sich die Bakken 19 federnd und nehmen die aus F i g. 5 ersichtliche spannungsfreie Lage wieder ein.

Die Tiefe der Ringnut 5 am Bolzen 1 ist nun so bemessen, daß der Außendurchmesser der Scheibe 12 nach dem Aufpressen kleiner ist als der Durchmesser des von den spannungsfreien Backen 19 gebildeten kurzen Innenzylinders 34.

Nach dem federnden Öffnen der Backen 19 liegt daher die aufgepreßte Scheibe 12 mit ihrer Unterseite an dem von dem kurzen zylindrischen Abschnitt 34 und der Ringnut 36 der Backenhöhlung gebildeten Nutflanke nicht mehr an, so daß nun das Futter 18 durch Zurückschieben mittels der Spindel 49 von der Scheibe 12 entfernt werden kann.

Dabei werden die auf dem dickeren Bolzenabschnitt 22 gelagerten Teile 50, 43, 51, 52 von der Schraubenfeder 44 zum Bolzenende hin verschoben, bis die Unterlegscheibe 52 an dem aufgepreßten, nun einen Bund des Bolzens 1 bildenden Ring 12 anliegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Zylindrisches Maschinenteil, das großen Massenkräften ausgesetzt ist, wie Bolzen oder Welle, mit einem Bund, der aus einer ringförmigen Metallscheibe mit einem dem Durchmesser des Bolzens im Bereich einer Ringnut entsprechenden Innendurchmesser und einer der Breite der Ringnut entsprechenden Dicke besteht, die durch auf ihren außeren Umfang ausgeübte, radial einwärts gerichtete Kräfte mit ihrem inneren Rand in die Ringnut des Bolzens eingepreßt ist, insbesondere für Relais für Andrehmotoren für Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Stahl oder einem anderen Metall mit ähnlicher Festigkeit hergestellte Scheibe (7, 12) in allen durch die Achse (9) von Bolzen (1) und Scheibe (7, 12) gelegten Schnittebenen die gleiche Querschnittfläche hat und daß in an sich bekannter Weise die beiderseits der Ringnut (5) angrenzenden Abschnitte (2, 3) des Bolzens (1) unterschiedlich stark sind, der stärkere Abschnitt (2) einen größeren Durchmesser als das Loch (8) der unverformten Scheibe (7) hat, und die Scheibe (7, 12) an einer als seitliche Führung dienenden, von einer Flanke (10) der Ringnut (5) und dem stärkeren Abschnitt (2) des Bolzens (1) gebildeten Ringschulter anliegt.

2. Werkzeug zum Herstellen des Maschinenteils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (19) eines spannzangenartigen Futters (18) des Preßwerkzeugs (17) durch zur Werkzeugachse (27) radial gerichtete und in gleicher Winkelteilung angeordnete Schlitze (29) seitlich voneinander getrennt, durch radial gerichtete Kräfte, insbesondere federnd, radial verstellbar sind und eine von den Schlitzen (29) durchbrochene, abgesetzte zentrale Höhlung (35, 33, 32) mit folgenden Abschnitten: einem konischen Abschnitt (35), dessen größter, in der Stirnseite (28) der Backen (19) liegender Durchmesser bei spannungsfreien Backen größer als der Außendurchmesser der aufzupressenden Scheibe (7) und dessen kleinster Durchmesser größer als der Außendurchmesser der aufgepreßten Scheibe (12) ist, einem zylindrischen Abschnitt (33), dessen Durchmesser und Länge bei spannungsfreien Bakken (19) dem Außendurchmesser und der Dicke der aufzupressenden Scheibe (7) entsprechen, und einem mit dem zylindrischen Abschnitt (33) eine Ringschulter (54) bildenden engsten Abschnitt (32), dessen Durchmesser bei spannungsfreien Backen (19) kleiner als der Außendurchmesser der aufzupressenden Scheibe (7) ist.

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Die Erfindung betrifft ein zylindrisches Maschinenteil, das großen Massenkräften ausgesetzt ist, wie Bolzen oder Welle, mit einem Bund, der aus einer ringförmigen Metallscheibe mit einem dem Durchmesser des Bolzens im Bereich einer Ringnut entsprechenden Innendurchmesser und einer der Breite der Ringnut entsprechenden Dicke besteht, die durch auf ihren äußeren Umfang ausgeübte, radial einwärts gerichtete Kräfte mit ihrem inneren Rand in die Ringnut des Bolzens eingepreßt ist, insbesondere für Relais für Andrehmotoren für Verbrennungskraftmaschinen.

Es ist ein hohlzylindrisches Maschinenteil mit einem Bund bekannt, bei dem der Bund aus einer ringförmigen Metallscheibe mit einem dem äußeren Durchmesser des Hohlzylinders im Bereich einer Ringnut entsprechenden Innendurchmesser und einer der Breite der Ringnut entsprechenden Dicke besteht und bei dem die Metallscheibe in die Ringnut des Hohlzylinders eingepreßt ist (GB-PS 544 256).

Die einen Bund auf einem Rohr bildende Scheibe hat an ihrem inneren Umfang vier gleichmäßig verteilte, parallel zu ihrer Achse gerichtete Nuten mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt. Diese Nuten verteuern das Herstellen der Scheibe und mindern ihre Festigkeit. Letzteres ist aber erwünscht und notwendig, um das Eingreifen der Scheibe in die Ringnut des Rohres zu ermöglichen, ohne auf den äußeren Scheibenumfang besonders große Kräfte ausüben zu müssen (vgl. S. 1, Zeile 60, der GB-PS).

Die Scheibe wird daher nur an den durch die Nuten geschwächten vier Stellen bleibend verformt, dazwischen aber nicht. Das hat zur Folge, daß die Scheibe den Grund der Ringnut nur an vier verhältnismäßig kleinen Abschnitten zwischen den Nuten berührt und daß sie zwischen den Flanken der Ringnut, wenn überhaupt spielfrei, höchstens an vier Punkten in der Nähe der Nuten mit geringer Spannung gehalten ist. Wenn daher auf die Scheibe im Betrieb größere wechselnde Kräfte wirken oder wenn der Hohlzylinder samt Bund sehr starken Beschleunigungen ausgesetzt ist, wird die nicht sehr große Spannung zwischen Scheibe und Nutflanken nach kurzer Betriebszeit verkleinert und es entsteht ein Spiel, das zunehmend größer wird.

Die bekannte Scheibe mag zweckmäßig sein als Sicherungsscheibe für nicht allzu hoch beanspruchte Maschinenteile, bei denen ein Spiel zwischen Scheibe und Ringnut unerheblich oder sogar erwünscht ist, beispielsweise wenn die Scheibe drehbar auf dem Bolzen gehalten werden soll.

Für einen wechselnden Kräften ausgesetzten Bund oder einen starken Beschleunigungen ausgesetzten Bolzen mit Bund ist die bekannte Scheibe wegen der Schwächungen durch die Nuten nicht brauchbar und auch nicht vorgesehen. Das geht auch daraus hervor, daß noch vorgeschlagen ist, die Scheibe am inneren Umfang zu verzahnen, wenn sie sich auf dem Bolzen nicht verdrehen soll.

Die Verzahnung verteuert die Scheibe weiterhin, kann aber das Lockerwerden der Scheibe nicht mit Sicherheit verhindern, weil die plastische Verformung auf die durch die vier Nuten geschwächten Stellen der Scheibe beschränkt bleibt und große Verformungskräfte dort Einrisse verursachen.

Die beiderseits der Ringnut angrenzenden Rohrabschnitte haben den gleichen Durchmesser. Das Rohr hat daher eine Ringschulter, welche die richtige Lage der Scheibe an der Stelle der Ringnut bestimmt und die Scheibe beim Einpressen in die Ringnut auf einfache Weise senkrecht zur Rohrachse führt. Dieser Mangel verhindert ein störungsfreies und rationelles Verbinden der Scheibe mit dem Rohr.

Bei einem bekannten zylindrischen Bolzen mit einem Bund, bei dem der Bund ebenfalls aus einer ringförmigen Metallscheibe besteht, die mit ihrem inneren Rand in die Ringnut des Bolzens eingepreßt ist, hat die Scheibe sowohl am inneren als auch am äußeren Umfang je vier gleichmäßig verteilte und paarweise nebeneinanderliegende U-förmige Einschnitte, die dem gleichen Zweck dienen wie die vier Nuten in der Scheibe nach