DE19713822A1 - Method for manufacture of metal shaft with area for fitting of sprayed-on component - Google Patents
Method for manufacture of metal shaft with area for fitting of sprayed-on componentInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Metallwelle, beispielsweise einer zylindrischen Welle, mit einem einen Kragen bildenden Bereich vergrößerten Durchmessers. Dieser Bereich dient zur Aufnahme eines aufgespritzten Teils, z. B. eines Kunststoffritzels.The invention relates to a method for producing a metal shaft, for example a cylindrical shaft, enlarged with an area forming a collar Diameter. This area is used to hold a sprayed part, e.g. B. one Plastic pinion.
Bekanntlich ist das einfachste Mittel zur Verankerung eines gespritzten Materials auf einer zylindrischen Achse die Schaffung von auf dem Achsenumfang verteilten Befestigungsbereichen durch Schleifen oder Fräsen.As is well known, the simplest means of anchoring a sprayed material is on creating a cylindrical axis distributed on the axis circumference Fastening areas by grinding or milling.
Die Form und die Abmessungen der Ausnehmungen oder anderer Befestigungsbereiche sind abhängig von dem zu übertragenden Moment und dem Anwendungsfall.The shape and dimensions of the recesses or other fastening areas depend on the moment to be transmitted and the application.
Dieser Stand der Technik ist in den Fig. 1 bis 3 dargestellt. Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Metallwelle vor dem Aufspritzen, Fig. 3 zeigt die Welle mit aufgespritztem Kunststoffritzel.This prior art is shown in FIGS. 1 to 3. Fig. 1 and Fig. 2 show a metal shaft before spraying, Fig. 3 shows the shaft with sprayed plastic pinion.
Die feingeschliffene Metallwelle 1 weist in dem zur Aufnahme des aufgespritzten Kunststoffritzels bestimmten Bereich lokale, längs laufende, durch ein übliches Globoidschleifverfahren herstellbare Ausnehmungen 2 an ihrem Umfang auf. The finely ground metal shaft 1 has, in the area intended for receiving the sprayed-on plastic pinion, local, longitudinally running recesses 2 on its periphery, which can be produced by a conventional globoid grinding method.
Das andere Ende der Welle 1 ist beispielsweise als geriefter Kegelstumpf 3 ausgebildet, an den sich ein Gewindezylinder 4 zur Verbindung mit beispielsweise einem Pleuel- Kurbel-System anschließt.The other end of the shaft 1 is designed, for example, as a grooved truncated cone 3 , to which a threaded cylinder 4 is connected for connection to, for example, a connecting rod crank system.
Die Welle 1 wird in eine Spritzgießform zum Aufspritzen des Kunststoffritzels 5 (Fig. 3) eingelegt.The shaft 1 is inserted into an injection mold for spraying on the plastic pinion 5 ( FIG. 3).
Diese Verbindung zwischen Welle und Ritzel kann bei sehr hoher Belastung des Ritzels 5 und der Welle 1 an der Befestigungsstelle 3 brechen.This connection between the shaft and pinion can break at a very high load on the pinion 5 and the shaft 1 at the fastening point 3 .
Das einzige Mittel zur widerstandsfähigen Befestigung bei sehr hoher Belastung besteht in einer Durchmesservergrößerung des Befestigungsbereichs.The only means of resistant attachment under very high loads is in an enlarged diameter of the fastening area.
Mehrere Lösungen sind denkbar:Several solutions are possible:
Eine erste Lösung wäre die Vergrößerung des Durchmessers der Welle insgesamt. Dies ist häufig nicht möglich, weil die die Welle enthaltende Vorrichtung keinen Platz für die Durchmesservergrößerung läßt. Zudem würde diese Lösung die Gesamtkosten der Anordnung erhöhen.A first solution would be to increase the overall diameter of the shaft. This is often not possible because the device containing the shaft has no space for the Enlarges diameter. In addition, this solution would reduce the overall cost of the Increase order.
Eine zweite Lösung bestünde darin, die Welle aus dem Vollen zu drehen, so daß ein Kragen mit größerem Durchmesser im Befestigungsbereich für das aufzuspritzende Ritzel stehen bleibt. Dies ist aber für eine industrielle Serienproduktion schwer vorstellbar, einerseits, weil sehr viel Material abgedreht werden müßte, und andererseits, weil das abschließende Feinschleifen dann nicht in einem Zug durchgeführt werden könnte, beispielsweise mittels des sog. "centerless"-Feinschleifverfahrens, sondern "eintauchend", das heißt beidseits des Bereichs mit größerem Durchmesser.A second solution would be to turn the shaft from the solid, so that a Collar with a larger diameter in the fastening area for the sprayed on Pinion stops. However, this is difficult for industrial series production conceivable, on the one hand, because a lot of material would have to be turned off, and on the other hand, because the final fine grinding cannot then be carried out in one go could, for example by means of the so-called "centerless" fine grinding method, but "immersed", that means on both sides of the area with a larger diameter.
Schließlich wäre eine dritte Lösung das Aufpressen eines Rings auf einen in Höhe des aufzuspritzenden Kunststoffritzels liegenden Bereich der Welle. Hierfür müßte dieser Bereich der Welle einen etwas größeren Durchmesser als die Welle selbst haben und an dieser Stelle gerieft sein, um den Ring auf der Welle durch die Riefung festzusetzen. Finally, a third solution would be to press a ring onto one at the level of to be sprayed on the plastic pinion lying area of the shaft. For this he would have to Area of the shaft have a slightly larger diameter than the shaft itself and on be grooved to fix the ring on the shaft through the grooving.
Wiederum könnte wegen des gerieften Bereichs etwas größeren Durchmessers das Feinschleifen nicht in einem Zug durchgeführt werden. Auch wäre es nicht möglich, den gerieften Bereich mit konventionellen, mit einer Serienproduktion kompatiblen Mitteln nach dem Feinschleifen herzustellen, denn die Wellen werden vor dem Feinschleifen gehärtet.Again, because of the grooved area, this could be slightly larger in diameter Fine grinding cannot be carried out in one go. It would also not be possible to area with conventional means compatible with series production after fine grinding, because the shafts are before fine grinding hardened.
Die Erfindung soll all diese Nachteile beseitigen.The invention is intended to eliminate all of these disadvantages.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen einer Metallwelle mit einem zur Aufnahme eines aufgespritzen Teils dienenden Bereich bereit, das durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale definiert ist.The invention provides a method for producing a metal shaft with a Inclusion of a sprayed part serving area, which by the im characterizing part of claim 1 specified features is defined.
Vorteilhaft wird der kleine Ring an mindestens einer Stelle mit einem Längsschlitz versehen (Anspruch 2).The small ring with at least one point with a longitudinal slot is advantageous provided (claim 2).
Die Welle wird in ihrem Bereich verringerten Durchmessers vor dem Feinschleifen mit Riefen (Anspruch 3) oder einer Anrauhung (Anspruch 4) versehen, wodurch man im Bedarfsfall eine extrem feste Verbindung zwischen der Welle und dem Doppelring nach dem Einpressen des kleinen in den großen Ring erhält.In its area of reduced diameter, the shaft is also used before fine grinding Grooves (claim 3) or a roughening (claim 4) provided, whereby one in If necessary, an extremely firm connection between the shaft and the double ring the small ring is pressed into the large ring.
Die Erfindung hat ebenso eine durch die Merkmale des kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4 definierte Metallwelle mit aufgepreßtem Einsatz zum Gegenstand.The invention also has a by the features of the characterizing part of Claim 4 defined metal shaft with pressed insert to the object.
Ein Ausführungsbeispiel ist schematisch in der Zeichnung dargestellt. Es zeigtAn embodiment is shown schematically in the drawing. It shows
Fig. 4 eine Seitenansicht der Welle nach dem Feinschleifen; Figure 4 is a side view of the shaft after fine grinding.
Fig. 5 und 6 eine Aufsicht bzw. einen Längsschnitt des Einsatzes vor dem Aufbringen auf die Welle; Figures 5 and 6 are a plan view and a longitudinal section of the insert prior to application to the shaft;
Fig. 7 die Montage des Einsatzes auf die Welle in einer Presse; Fig. 7, the assembly of the insert onto the shaft in a press;
Fig. 8 die dann erhaltene, zusammengefügte Einheit Welle/Einsatz; Figure 8 is then obtained, assembled unit shaft / use.
Fig. 9 die Einheit Welle/Ritzel, die man schließlich nach dem Aufspritzen erhält. Fig. 9 shows the unit shaft / pinion, which is finally obtained after spraying.
Fig. 4, die mit Fig. 1 vergleichbar ist, zeigt die Welle 1 nach dem Härten und Feinschleifen. Fig. 4, which is comparable to Fig. 1, shows the shaft 1 after hardening and fine grinding.
Diese Welle mit einem Durchmesser D von beispielsweise 12 mm besteht aus Stahl, z. B. aus einem Stahl der Norm 45520K oder der Norm ETG100.This shaft with a diameter D of, for example, 12 mm is made of steel, e.g. B. from a steel of the standard 45520K or the standard ETG100.
Der Rohling wird vor dem Härten mit dem gerieften Kegelstumpf 3 und dem Gewindeende 4 versehen.Before hardening, the blank is provided with the grooved truncated cone 3 and the threaded end 4 .
Desweiteren wird nach der Erfindung auf einer Länge L, die den Bereich einschließt, in dem auf der Welle 1 ein Befestigungsbereich geschaffen wird, auf dem Rohling ein Bereich 6 verringerten Durchmessers hergestellt und mit einer Längsriefung versehen.Furthermore, according to the invention, on a length L, which includes the area in which a fastening area is created on the shaft 1 , an area 6 of reduced diameter is produced on the blank and provided with a longitudinal groove.
Der Bereich 6 hat beispielsweise einen Durchmesser d, der ungefähr 5/100 mm kleiner als der Durchmesser D der Welle 1 ist.The region 6 has, for example, a diameter d that is approximately 5/100 mm smaller than the diameter D of the shaft 1 .
Auf diesem Rohling kann dann nach der Abschrecken im weiteren Fertigungsverlauf das Feinschleifen mittels des sog. "centerless"-Verfahrens durchgeführt werden, das sehr vorteilhaft bei der industriellen Fertigung ist.This can then be done on this blank after quenching in the further production process Fine grinding can be carried out using the so-called "centerless" process, which is very is advantageous in industrial production.
Der Bereich 6 bildet dann einen Befestigungsbereich für einen gedrehten Einsatz 8, der in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, und dazu dient, den Durchmesserunterschied D-d nach dem Aufstauchen (Fig. 7 und 8) auf die Welle 1 zu kompensieren.The area 6 then forms a fastening area for a turned insert 8 , which is shown in FIGS. 5 and 6, and serves to compensate for the difference in diameter Dd after the emergence ( FIGS. 7 and 8) on the shaft 1 .
Wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt, ist der auf die Welle aufgestauchte, ringförmige Einsatz 8 aus einem Stück aus einem Stahl mit gleicher oder ähnlicher Qualität wie der Stahl der Welle 1 gedreht.As shown in FIGS. 5 and 6, the ring-shaped insert 8 , which is upset on the shaft, is rotated from one piece from a steel with the same or similar quality as the steel of the shaft 1 .
Der Einsatz 8 besteht gemäß Fig. 6 aus zwei koaxialen und aneinandergrenzenden Ringen 9 bzw. 10. According to FIG. 6, the insert 8 consists of two coaxial and adjacent rings 9 and 10 .
Der Ring 9, der größer als der Ring 10 ist, ist an seinem Umfang mit Zähnen 11 zum Eingreifen in den Kunststoff versehen, der später zur Bildung des Ritzels 5 eingespritzt wird (vgl. das Ritzel nach dem Stand der Technik in Fig. 3).The ring 9 , which is larger than the ring 10 , is provided on its circumference with teeth 11 for engaging in the plastic, which is later injected to form the pinion 5 (cf. the pinion according to the prior art in FIG. 3). .
Während die zwei Ringe 9, 10 koaxial und miteinander verbunden sind, ist die Ebene des kleinen Rings 10 bezüglich der Ebene des großen Rings 9 axial verschoben.While the two rings 9 , 10 are coaxial and connected to one another, the plane of the small ring 10 is axially displaced with respect to the plane of the large ring 9 .
Der Innendurchmesser d₁ des großen Rings 9 ist etwas kleiner, z. B. um ungefähr 2/100 mm, als der Außendurchmesser d₂ des kleinen Rings 10, so daß die zwei Ringe nur über einen sehr dünnen Stahlsteg 12 verbunden sind, dessen radiale Dicke hier die Größenordnung von 2/100 mm hat.The inner diameter d₁ of the large ring 9 is slightly smaller, for. B. by about 2/100 mm, as the outer diameter d₂ of the small ring 10 , so that the two rings are connected only via a very thin steel web 12 , the radial thickness of which is of the order of 2/100 mm.
Der Innendurchmesser d₃ des kleinen Rings 10 ist bis auf ein kleines Spiel gleich dem Durchmesser D der Welle 1, so daß der Einsatz 8 auf die Welle 1 aufschiebbar ist.The inner diameter d₃ of the small ring 10 is up to a small game equal to the diameter D of the shaft 1 , so that the insert 8 can be pushed onto the shaft 1 .
Desweiteren hat der kleine Ring 10 an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen zwei schmale Längsschlitze 13 über fast die gesamte Länge des Rings, wie in Fig. 6 gezeigt.Furthermore, the small ring 10 has two narrow longitudinal slots 13 at two diametrically opposite locations over almost the entire length of the ring, as shown in FIG. 6.
Um den gezahnten, großen Ring 9 auf dem gerieften Bereich 6 der Welle 1 anzubringen, wird der Einsatz 8 (Fig. 6) über die Welle 1 (Fig. 7) aufgeschoben, bis sich der große Ring 9 im Bereich 6 an der Stelle befindet, an der dieser Ring auf der Welle 1 angebracht werden soll.In order to attach the toothed, large ring 9 on the grooved area 6 of the shaft 1 , the insert 8 ( FIG. 6) is pushed over the shaft 1 ( FIG. 7) until the large ring 9 is located in the area 6 at the point to which this ring is to be attached on shaft 1 .
Wie in Fig. 7 gezeigt, wird dann die Einheit aus der Welle 1 und dem Einsatz 8 vertikal in einem entsprechenden Presswerkzeug angeordnet, das eine Matrize 14 auf der unteren, feststehenden Platte der Presse und einen Stempel 15 an der beweglichen, oberen Platte der Presse umfaßt.As shown in Fig. 7, the unit comprising the shaft 1 and the insert 8 is then arranged vertically in a corresponding pressing tool, which has a die 14 on the lower, fixed plate of the press and a punch 15 on the movable, upper plate of the press includes.
Der große Ring 9 des Einsatzes 8 liegt dann, wie Fig. 7 zeigt, auf der Oberseite 16 der Matrize 14 des Werkzeugs auf, während die Welle 1 auf dem Boden einer Aufnahme 17 in der Matrize 14 aufsteht und in vertikaler Position gehalten wird. 7, the large ring 9 of the insert 8 then rests on the top 16 of the die 14 of the tool, while the shaft 1 stands on the bottom of a receptacle 17 in the die 14 and is held in a vertical position.
Die untere Fläche 18 des Stempels 15 fährt auf den kleinen Ring 10 auf. Der Stempel 15 hat eine Ausnehmung 19, damit er bei seiner Abwärtsbewegung die Welle 1 nicht beschädigt.The lower surface 18 of the stamp 15 runs onto the small ring 10 . The plunger 15 has a recess 19 so that it does not damage the shaft 1 during its downward movement.
Während sich die obere Platte abwärts bewegt, bricht der dünne Steg 12, und der kleine Ring 10, dessen Durchmesser sich vor allem wegen der zwei Schlitze 13 dabei verringert, wird dann in das Innere des großen Rings 9 eingepreßt, wobei sich der kleine Ring dann wegen der Verringerung seines Innendurchmessers sehr stark gegen die Riefung 7 des Bereichs 6 drückt.As the top plate moves downward, the thin web 12 breaks, and the small ring 10 , the diameter of which is reduced mainly because of the two slots 13 , is then pressed into the interior of the large ring 9 , the small ring then becoming because of the reduction in its inner diameter presses very strongly against the groove 7 of the area 6 .
Fig. 8 zeigt das Ergebnis. Die zwei Ringe 9 und 10 liegen im wesentlichen koplanar, nämlich der kleine Ring 10 im Inneren des großen Rings 9, so daß der Einsatz 8 an der vorgesehenen Stelle in dem Befestigungsbereich 6 starr mit der Welle 1 verbunden ist. Fig. 8 shows the result. The two rings 9 and 10 are essentially coplanar, namely the small ring 10 inside the large ring 9 , so that the insert 8 is rigidly connected to the shaft 1 at the intended location in the fastening area 6 .
Fig. 9 (die man mit Fig. 3 bezüglich des Stands der Technik vergleichen kann) zeigt die Einheit "Stahlwelle 1-aufgespritztes Kunststoffritzel 5", die dann abschließend nach dem Aufspritzen des Kunststoffritzels 5 gewonnen wird. FIG. 9 (which can be compared with FIG. 3 with respect to the prior art) shows the unit "steel shaft 1- sprayed-on plastic pinion 5 ", which is then finally obtained after spraying on the plastic pinion 5 .
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Auf eine Riefung 7 des Befestigungsbereichs 6 kann in manchen Fällen verzichtet werden. Der kleine Ring 10 des Einsatzes 8 kann mit nur einem einzigen Schlitz 13, oder auch mit mehr als zwei Schlitzen versehen werden. Die Riefung 7 kann durch ein analoges Befestigungsverfahren wie eine Aufrauhung der Oberfläche des Bereichs 6 ersetzt werden.The invention is not limited to the exemplary embodiment described. A grooving 7 of the fastening area 6 can be dispensed with in some cases. The small ring 10 of the insert 8 can be provided with only a single slot 13 or with more than two slots. The corrugation 7 can be replaced by an analogous fastening method such as roughening the surface of the area 6 .
Claims (6)
- a) der kleine Ring (10) einen Innendurchmesser (d₃) hat, der das Aufschieben des kleinen Rings (10) auf die Welle (1) ermöglicht,
- b) der große Ring (9) einen Innendurchmesser (d₁) hat, der um die Dicke des die zwei Ringe verbindenden dünnen Metallstegs kleiner als der Außendurchmesser (d₂) des kleinen Rings (10) ist,
- a) the small ring ( 10 ) has an inner diameter (d₃) which enables the small ring ( 10 ) to be pushed onto the shaft ( 1 ),
- b) the large ring ( 9 ) has an inner diameter (d₁) which is smaller by the thickness of the thin metal web connecting the two rings than the outer diameter (d₂) of the small ring ( 10 ),
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: IWT SMPI, CLUSES, FR |
|
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |