DE19834739C1

DE19834739C1 - Verfahren zur Herstellung einer lösbaren Verbindung zwischen zwei Bauteilen und Bauteilesystem zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19834739C1
Application number: DE1998134739
Authority: DE
Inventors: Thomas Retzbach
Original assignee: Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge
Current assignee: Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge
Priority date: 1998-08-01
Filing date: 1998-08-01
Publication date: 2000-03-30
Anticipated expiration: 2018-08-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer lösbaren Verbindung zwischen zwei Bauteilen, bei dem eines der Bauteile (2) durch radiale Druckkräfte derart elastisch verformt wird, daß eine wirksame Umfangskontur der entsprechenden wirksamen Umfangskontur des anderen Bauteils mit vorgegebenem Spiel entspricht, so daß die beiden Bauteile ineinandersteckbar sind, und bei dem nach dem Zusammenstecken der beiden Bauteile (2) eine Druckverbindung hergestellt wird, indem das verformte Bauteil (2) durch Verringerung bzw. Aufhebung der radialen Druckkräfte elastisch rückverformt wird, wobei die wirksame Umfangskontur des verformbaren Bauteils (2) im unverformten Zustand innerhalb und außerhalb der wirksamen Umfangskontur des anderen Bauteils liegende Umfangsabschnitte (3a, 3b) aufweist. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß als elastisch verformbares Bauteil ein Hohlkörper (2) verwendet wird, der in seiner Wandung mehrere Hohlräume (4) aufweist, und daß die radialen Druckkräfte auf die der wirksamen Umfangskontur gegenüberliegende Innen- bzw. Außenkontur des Hohlkörpers (2) so ausgeübt werden, daß ihre Wirkungslinien in Umfangsrichtung etwa mittig durch die Hohlräume (4) verlaufen. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ferner ein Bauteilesystem zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung einer lösbaren Verbindung zwischen zwei Bautei len, bei dem eines der Bauteile durch radiale Druckkräfte derart elastisch verformt wird, daß eine wirksame Um fangskontur der entsprechenden wirksamen Umfangskontur des anderen Bauteils mit vorgegebenem Spiel entspricht, so daß die beiden Bauteile ineinandersteckbar sind, und bei dem nach dem Zusammenstecken der beiden Bauteile eine Druckverbindung hergestellt wird, indem das verformte Bauteil durch Verringerung bzw. Aufhebung der radialen Druckkräfte elastisch rückverformt wird, wobei die wirk same Umfangskontur des verformten Bauteils im unverform ten Zustand innerhalb und außerhalb der wirksamen Um fangskontur des anderen Bauteils liegende Umfangsab schnitte aufweist. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Bauteilesystem zur Durchführung des Verfahrens.

Verfahren zur Herstellung einer reibschlüssigen Verbin dung zwischen zwei Bauteilen dieser Art sind aus der DE 195 21 755 C1 sowie der DE 196 24 048 A1 bekannt. Bei diesen Verfahren wird in übereinstimmender Weise ein po lygones oder ovales Bauteil durch Aufbringung von radia len Druckkräften elastisch in eine runde Form gebracht, so daß ein runder Schaft unter Beibehaltung der radialen Druckkräfte montiert werden kann. Wenn dann die Radial kräfte verringert oder aufgehoben werden, federt das ver formte Bauteil in seine ovale oder polygone Ausgangsform zurück, so daß der Schaft darin über einen Preßsitz fi xiert wird. Diese Art der Verbindung zweier Bauteile hat sich in der Praxis durchaus bewährt. Es wird allerdings häufig als nachteilig angesehen, daß extrem hohe Druck kräfte erforderlich sind, wenn das zu verformende Bauteil große Wandstärken besitzt, und dann auch die auftretenden Verformungen sich nicht exakt beherrschen lassen, d. h. zum Teil undefiniert sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie ein Bauteilesystem der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen diese Nachteile überwunden werden können, d. h. die eine problemlose Verwendung von zu verformenden Bau teilen mit großer Wandstärke ermöglichen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als elastisch verformbares Bauteil ein Hohlkörper verwendet wird, der in seiner Wandung mehrere Hohlräume aufweist, und daß die radialen Druckkräfte auf die der wirksamen Umfangskontur gegenüberliegende Innen- bzw. Außenkontur des Hohlkörpers so ausgeübt werden, daß ihre Wirkungsli nien in Umfangsrichtung etwa mittig durch die Hohlräume verlaufen. Es hat sich gezeigt, daß die Hohlkörper das Verformungsverhalten von dünnwandigen Bauteilen aufweisen und mit vergleichbarem Kraftaufwand verformt werden kön nen, wenn ihr Querschnitt in erfindungsgemäßer Weise durch Hohlräume geschwächt wird und die radialen Verfor mungskräfte im Bereich der Hohlräume angreifen.

Wenn beispielsweise ein Schaft von außen gespannt werden soll, wird ein Hohlkörper beispielsweise in der Form ei nes Ringelements verwendet, dessen Hohlräume im Bereich derjenigen Umfangsabschnitte vorgesehen sind, die im un gespannten Zustand außerhalb der Umfangskontur des zu spannenden Schafts liegen, und werden die radialen Druck kräfte von außen auf den Hohlkörper ausgeübt. Dies hat zur Folge, daß die zwischen den Kraftangriffspunkten lie genden Bereiche des Hohlkörpers, d. h. diejenigen Umfangs abschnitte, die im ungespannten Zustand innerhalb der Um fangskontur des Schafts liegen, nach außen gedrückt wer den, so daß der Schaft in den Hohlkörper eingeschoben werden kann.

Wenn mit dem Hohlkörper eine Hohlwelle außenseitig ge spannt werden soll, wird ein Hohlkörper verwendet, dessen Hohlräume im Bereich derjenigen Umfangsabschnitte vorge sehen sind, die im ungespannten Zustand innerhalb der Um fangskontur des anderen Bauteils liegen, und werden die radialen Druckkräfte von der Innenseite her auf den Hohl körper aufgebracht. Dies hat zur Folge, daß die zwischen den Kraftangriffspunkten gelegenen Umfangsabschnitte, die, so daß der Hohlkörper in die Hohlwelle eingeschoben werden kann.

Die Aussparungen sollten sich über einen wesentlichen Um fangsbereich des Hohlkörpers erstrecken. Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn sie sich insgesamt über wenig sten 200°, insbesondere über etwa 280° bis 300° erstrec ken, so daß sie voneinander nur durch schmale Stegberei che getrennt sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs form sind in dem Hohlkörper insgesamt drei Aussparungen vorgesehen, die sich jeweils über einen Umfangsbereich von 80 bis 100° erstrecken, wobei sie in bevorzugter Wei se gleichmäßig verteilt über den Umfang angeordnet sind.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfol gende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Be zugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungs gemäßen Bauteilesystems zum Spannen eines Schaftes im Spannzustand und

Fig. 2 das Bauteilesystem aus Fig. 1 im Füge- und/oder Lösezustand.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsform eines er findungsgemäß ausgebildeten Bauteilesystems 1 darge stellt. Zu diesem Bauteilesystem 1 gehören ein nicht dar gestellter runder Schaft und ein auf dem Schaft zu befe stigender Hohlkörper in der Form eines Ringelements 2. Das Ringelement 2 hat eine polygonförmige Innenkontur und eine etwa kreisförmige Außenkontur, wobei die Innenkontur einerseits Umfangsabschnitte 3a aufweist, die innerhalb des Außenumfangs des Schaftes liegen, und andererseits Umfangsabschnitte 3b besitzt, die außerhalb des Außenum fangs des Schafts liegen. Die Polygonform ist für eine Dreipunktspannung vorgesehen, für eine Zweipunktspannung kann die Innenkontur aus oval ausgebildet sein. Das Rin gelement 2 weist drei etwa nierenförmige Hohlräume 4 auf, die sich jeweils über einen Umfangsbereich von etwa 100° erstrecken und in den Hohlkörper 2 beispielsweise durch einen Erodier- oder Fräsvorgang eingebracht sind.

Zum Herstellen einer Verbindung zwischen dem Schaft und dem Ringelement 2 werden von außen auf das Ringelement 2 radiale Druckkräfte F ausgeübt, wobei die Kraftangriffs punkte so gewählt sind, daß die Wirkungslinien der Kräfte F etwa mittig durch die Hohlräume 4 verlaufen. Durch die Druckkräfte F wird das Ringelement 2 im Bereich der Kraftangriffspunkte radial nach innen gedrückt, und gleichzeitig werden die mittig zwischen den Kraftan griffspunkten gelegenen Bereiche, d. h. diejenigen Um fangsabschnitte 3a, die im ungespannten Zustand innerhalb der Außenkontur des Schafts liegen und damit ein Ein schieben des Schafts in das Ringelement 2 verhindern, ra dial nach außen elastisch verformt, so daß die Innenkon tur eine runde Form annimmt, wie dies in Fig. 2 darge stellt ist. Durch die radiale Bewegung der Umfangsab schnitte 3a wird der Platz geschaffen, der notwendig ist, damit der Schaft in das Ringelement 2 eingeschoben oder wieder aus dem Hohlkörper 2 herausgezogen werden kann.

Wenn jetzt die radialen Druckkräfte verringert oder auf gehoben werden, erfolgt eine elastische Rückverformung des Ringelements 2 mit der Folge, daß sich die Umfangsab schnitte 3a wieder nach innen bewegen und mit der elasti schen Rückstellkraft gegen die Innenwandung des Schafts drücken, wodurch ein Preßsitz gebildet wird.

Zum außenseitigen Spannen beispielsweise einer Hohlwelle wird ein Ringelement mit einer polygonförmigen Außenkon tur verwendet, die sowohl innerhalb als auch außerhalb der Innenfläche der Hohlwelle gelegene Umfangsabschnitte aufweist. Die Hohlräume liegen in diesem Fall im Bereich der inneren Umfangsabschnitte. Zum Spannen der Hohlwelle werden radiale Druckkräfte von innen auf das Ringelement ausgeübt, die so angreifen, daß ihre Wirkungslinien etwa mittig durch die Hohlräume verlaufen. Durch die radialen Druckkräfte wird das Ringelement in den zwischen den Kraftangriffspunkten gelegenen Bereich, d. h. im Bereich derjenigen Umfangsabschnitte, die im unverformten Zustand außerhalb der Innenkontur der Hohlwelle liegen und damit ein Einschieben des Ringelements in die Hohlwelle verhin dern, nach innen verformt, so daß das Ringelement in die Hohlwelle eingeschoben werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer lösbaren Verbindung zwischen zwei Bauteilen, bei dem eines der Bauteile (2) durch radiale Druckkräfte derart elastisch ver formt wird, daß eine wirksame Umfangskontur der ent sprechenden wirksamen Umfangskontur des anderen Bau teils mit vorgegebenem Spiel entspricht, so daß die beiden Bauteile ineinandersteckbar sind, und bei dem nach dem Zusammenstecken der beiden Bauteile (2) eine Druckverbindung hergestellt wird, indem das verformte Bauteil (2) durch Verringerung bzw. Aufhebung der ra dialen Druckkräfte elastisch rückverformt wird, wobei die wirksame Umfangskontur des verformbaren Bauteils (2) im unverformten Zustand innerhalb und außerhalb der wirksamen Umfangskontur des anderen Bauteils lie gende Umfangsabschnitte (3a, 3b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß als elastisch verformbares Bau teil ein Hohlkörper (2) verwendet wird, der in seiner Wandung mehrere Hohlräume (4) aufweist, und daß die radialen Druckkräfte auf die der wirksamen Umfangs kontur gegenüberliegende Innen- bzw. Außenkontur des Hohlkörpers (2) so ausgeübt werden, daß ihre Wir kungslinien in Umfangsrichtung etwa mittig durch die Hohlräume (4) verlaufen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Umfangskontur eine polygone oder ovale Grundform hat.

3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche zum wiederholbaren Befestigen eines verformbaren Hohlkör pers (2) auf einem Schaft, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hohlkörper (2) verwendet wird, dessen Hohl räume (4) im Bereich derjenigen Umfangsabschnitte (3b) vorgesehen sind, die im ungespannten Zustand au ßerhalb der Umfangskontur des zu spannenden Schafts liegen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2 zum wie derholbaren Befestigen eines elastisch verformbaren Hohlkörpers (2) in einer Ausnehmung eines Bauteils, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hohlkörper (2) ver wendet wird, dessen Hohlräume (4) im Bereich derjeni gen Umfangsabschnitte vorgesehen sind, die im unge spannten Zustand innerhalb der Umfangskontur des an deren Bauteils (1) liegen.

5. Bauteilesystem mit zwei zu verbindenden Bauteilen (2), bei dem eines der Bauteile (2) durch radiale Druckkräfte derart elastisch verformbar ist, daß eine wirksame Umfangskontur der entsprechenden wirksamen Umfangskontur des anderen Bauteils mit vorgegebenem Spiel entspricht, so daß die beiden Bauteile (2) in einandersteckbar sind, und bei dem nach dem Zusammen stecken der beiden Bauteile (2) eine Druckverbindung herstellbar ist, indem das verformbare Bauteil (2) durch Verringerung bzw. Aufhebung der radialen Druck kräfte elastisch rückverformbar ist, wobei die wirk same Umfangskontur des verformbaren Bauteils (2) im unverformten Zustand innerhalb und außerhalb der wirksamen Umfangskontur des anderen Bauteils liegende Umfangsabschnitte (3a, 3b) aufweist, dadurch gekenn zeichnet, daß das elastisch verformbare Bauteil ein Hohlkörper (2) ist, der in seiner Wandung mehrere Hohlräume (4) aufweist.

6. Bauteilesystem nach Anspruch 5, da durch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (4) nieren förmig ausgebildet sind.

7. Bauteilesystem nach einem der Ansprüche 5 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die wirksame Umfangskontur des Hohlkörpers (2) im ungespannten Zustand eine po lygone oder ovale Grundform besitzt.

8. Bauteilesystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (4) sich insgesamt über wenigstens 200°, vorzugsweise über 200 bis 300°, in Umfangsrichtung erstrecken und voneinan der nur durch schmale Stegbereiche getrennt sind.

9. Bauteilesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß der Hohlkörper (2) drei Hohlräume (4) auf weist, die sich jeweils über einen Umfangsbereich von 80° bis 100° erstrecken und insbesondere gleichmäßig verteilt über den Umfang des Hohlkörpers (2) angeord net sind.