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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspannbuchse ausgebildet aus einer gerollten Hülse gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
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Einspannbuchsen sind geschlitzte Hohlzylinder, hergestellt aus einem Bandstahl mit hoher Elastizität und großer Verschleißfestigkeit. Sie können als Ausfütterung oder auch als Laufbuchsen zur Aufnahme von Lagern eingebaut werden. Beispielsweise können langsam rotierende Maschinenteile oder auch Teile mit geringen Schwenkbewegungen verwendet werden. Optional ist es möglich, dass die Einspannbuchse vergütet ist.
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Beispielsweise ist aus der
DE 401 90 55 C1 eine Einspannbuchse bekannt. Diese weist an einander gegenüberstehenden Längsrandkanten des Buchsenschlitzes mindestens einen ineinandergelegten miteinander verkeilbaren Vorsprung sowie Rücksprung auf. Hierdurch wird ein Versatz in Axialrichtung der gegenüberliegenden Längsrandkanten bzw. Stirnseiten vermieden.
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Weiterhin ist aus der
DE 360 61 40 A1 eine Einspannbuchse bekannt, bei welcher in dem Schlitz an einer der sich gegenüberliegenden Stirnseiten ein Fortsatz ausgebildet ist. Der Fortsatz verformt sich beim Einpressvorgang der Einspannbuchse und bewirkt selbst bei mit Untermaß ausgebildeter Einspannbuchse in der Ausnehmung einen hinreichenden Passungssitz.
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In Rede stehende Einspannbuchsen werden immer mit einem Passungsmaß in eine entsprechende Öffnung eingepresst.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einspannbuchse bereitzustellen, deren Einpressverhalten und Passungssitz gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Einspannbuchsen verbessert ist.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Einspannbuchse, mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Einspannbuchse ist ausgebildet aus einer gerollten Hülse. Hierzu wird zunächst ein Blechzuschnitt, vorzugsweise aus einem Blechband bereitgestellt, welcher im Anschluss daran aufgerollt wird. Es wird ein metallischer Werkstoff verwendet, insbesondere ein Stahlwerkstoff, besonders bevorzugt ist der Stahlwerkstoff härtbar, bzw. vergütbar. Die gerollte Hülse hat in ihrer Axialrichtung eine sich über die gesamte axiale Länge erstreckende Trennfuge. Die Trennfuge kann auch als Schlitz bezeichnet werden.
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Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass an einer Stirnseite der Trennfuge ein über die Stirnseite überstehender Fortsatz ausgebildet ist und im Bereich der gegenüberliegenden Stirnseite, hinter dieser gegenüberliegenden Stirnseite eine Materialausnehmung vorhanden ist.
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Die Einspannbuchse weist somit vor dem Einpressvorgang ein Übermaß auf. Während des Einpressvorganges wird der Durchmesser der Einspannbuchse verringert. Dies erfolgt derart, dass die Stirnseiten aufeinander zu bewegt werden. Der Fortsatz der einen Stirnseite kommt somit an der gegenüberliegenden Stirnseite zunächst formschlüssig zur Anlage. Beim weiteren Einpressvorgang wird der Fortsatz in die Stirnseite hineingedrückt bzw. der Fortsatz verformt sich aufgrund einer wirkenden Druckkraft. Mit zunehmender Verformung und/oder zunehmenden Eindrücken des Fortsatzes in die gegenüberliegende Stirnseite erhöht sich die erforderliche Einpresskraft.
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Die Materialausnehmung liegt in Axialrichtung auf Höhe des Fortsatzes.
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Durch die erfindungsgemäße Materialausnehmung hinter der Stirnseite, gegen die der Fortsatz gedrückt wird, kann gleichsam eine Verformung der Stirnseite stattfinden. Erfindungsgemäß wird somit die Passgenauigkeit und auch die im eingepressten Zustand anliegende Einspannkraft verbessert.
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Beim Eindrücken bzw. Einpressen der Einspannbuchse in eine Bohrung wird die Buchse in ihrem Durchmesser verjüngt, so dass die Stirnseiten der Trennfuge voreinander stoßen würden und es zu einer stirnseitigen Krafteinwirkung auf die Stirnseiten kommt. Durch diese voreinander stoßenden Stirnseiten drückt sich die Einspannbuchse sehr exakt in die Mantelfläche der Bohrung. Erfindungsgemäß ist es nunmehr möglich, dass die Einpresskraft trotz Toleranzen, insbesondere der Bohrung, in welche die Einspannbuchse eingepresst wird, eine gleichmäßige Einpresskraft realisiert werden kann. Der Fortsatz verformt sich durch das Andrücken an die gegenüberliegende Stirnseite. Hierbei zu verzeichnen ist ein Kraftanstieg aufgrund der zunehmenden Verformung des Fortsatzes. Durch eine Deformierung in Richtung der Materialaussparung der Stirnseite, gegen welche der Fortsatz gedrückt wird, wird der Kraftanstieg, hervorgerufen durch die Verformung des Fortsatzes, kompensiert. Im Ergebnis kann eine gleichmäßige Einpresskraft sowie nach Abschluss des Einpressvorganges eine vorbeschichtete Einspannkraft realisiert werden. Bevorzugt können hierzu die Form des Fortsatzes und/oder die Form der Materialausnehmung für den jeweiligen Anwendungsfall der Einspannbuchse optimiert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist an jeder der beiden Stirnseiten ein über die jeweilige Stirnseite überstehender Fortsatz ausgebildet. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite ist hinter dieser Stirnseite dann jeweils eine Materialausnehmung vorhanden. Insbesondere bei Einspannbuchsen die eine größere axiale Länge aufweisen, können wie zuvor beschrieben zwei oder auch drei oder mehr Fortsätze an den Stirnseiten ausgebildet sein.
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Die zwei oder mehr Fortsätze selbst sind dazu insbesondere mit einem Abstand in Axialrichtung zueinander versetzt angeordnet.
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Als bevorzugte Ausgestaltungsvariante ist die Materialausnehmung in Form eines Langloches ausgebildet. Das Langloch ist mit seiner Längserstreckung parallel zu der Stirnseite hin orientiert verlaufend. Insbesondere ist hierdurch die Stirnseite aufgrund der dahinter liegenden Materialausnehmung zumindest längenabschnittsweise als Steg ausgebildet. Wird nunmehr der Fortsatz in die Stirnseite hineingedrückt, deformiert sich der Fortsatz selber, jedoch auch der zwischen Stirnseite und Materialausnehmung ausgebildete Steg. Im Ergebnis ist somit möglich eine gleichmäßige Einpresskraft zu realisieren. Gerade bei Toleranzen der Bohrung, in welche die Einspannbuchse eingepresst wird, kann somit eine Verbesserung in Bezug auf das Einpressverhalten und dem späteren Passungssitz erreicht werden. Der Fortsatz wird bevorzugt in die Mitte des Steges eingedrückt.
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Der Fortsatz selbst ist dem Querschnitt der Umfangsrichtung der Hülse folgend ausgebildet. Der Fortsatz weist somit in einem Querschnitt eine Krümmung auf, die im Wesentlichen dem Krümmungsradius der Hülse entspricht.
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Der Fortsatz selbst ist bevorzugt spitz zulaufend ausgebildet, wobei insbesondere die vordere Spitze abgerundet ausgebildet ist. Der Fortsatz kann jedoch auch in anderen geometrischen Formen ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante weisen die gegenüberliegenden Stirnseiten einen treppenstufenartigen Versatz auf, so dass ein Teil einer Stirnseite in Umfangsrichtung gegenüber dem anderen Teil der Stirnseite parallel versetzt ist. Der treppenstufenartige Versatz kann dabei zur Aufnahme von Querkräften dienen, die während des Einpressvorganges auftreten können. Ein Stoßversatz der Stirnseiten zueinander während des Einpressvorganges wird somit vermieden. Weiterhin wird an der Innenmantelfläche der Einspannbuchse bereits vor und während, jedoch auch nach dem Einpressvorgang eine komplett umlaufende Tragfläche realisiert. Dies dient als Verkettungssperre.
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Zwischen den zwei Teilen der jeweils einen Stirnseite ist dann eine Seitenstirnfläche ausgebildet. Die Seitenstirnflächen der gegenüberliegenden Stirnseiten liegen bei eingepresster Einspannbuchse mit einem Spalt getrennt voneinander, können jedoch auch zumindest abschnittsweise formschlüssig aneinander liegen. Auch können die Seitenstirnflächen annähernd vollständig bei eingepresster Einspannbuchse aneinander liegen.
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In einer weiteren vorteiligen Ausführungsvariante sind die Seitenstirnflächen bei orthogonaler Projektion auf die Mittellängsachse der Einspannbuchse in einem Winkel von 80° bis 100° zu dieser verlaufend ausgebildet.
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Weiterhin besonders bevorzugt ist in der Einspannbuchse eine Zentrierausnehmung vorhanden. Die Zentrierausnehmung ist bevorzugt auf der der Trennfuge gegenüberliegenden Seite der Hülse angeordnet. Durch die Zentrierausnehmung ist es möglich die Einspannbuchse bei Ansetzen an die Bohrung, in der die Einspannbuchse eingepresst werden soll, zu zentrieren, so dass diese Einspannbuchse in dieser Lage definiert eingepresst wird. Eine ungewollte Rotation während des Einpressvorganges kann durch die Zentrierausnehmung vermieden werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren bezüglich des Einpressvorganges der Einspannbuchse sowie eine Einspannbuchsenanordnung. Die Einspannbuchsenanordnung umfasst dann die Bohrung bzw. das Loch, in welche die Einspannbuchse eingepresst wird und nach Abschluss des Einpressvorganges im gespannten Zustand mit einem Passungssitz angeordnet ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten sind in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
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1 einen aus einem Blechmaterial ausgeschnittenen Rohling,
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2 die Einspannbuchse, hergestellt aus dem in 1 dargestellten Rohling durch Aufrollen,
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3 eine Detailansicht von 2,
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4 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie II-II aus 2 und
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5 eine perspektivische Ansicht auf eine eingepresste Einspannbuchse.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt einen Blechzuschnitt 1, welcher in einem weiteren Verarbeitungsschritt umformtechnisch bearbeitet wird, insbesondere aufgerollt wird, so dass eine in 2 dargestellte Hülse 3 für eine Einspannbuchse 2 entsteht. Dabei sind an den Enden 6 des Blechzuschnittes 1 eine erste Stirnseite 4 und eine zweite Stirnseite 5 ausgebildet. Jede Stirnseite 4, 5 weist einen ersten Teil 7 und einen zweiten Teil 8 auf. Der erste Teil 7 und der zweite Teil 8 der jeweiligen Stirnseite 4, 5 werden mit einem Versatz 9 zueinander angeordnet. Zwischen dem ersten Teil 7 und dem zweiten Teil 8 einer jeweiligen Stirnseite 4, 5 ergibt sich somit eine Seitenstirnfläche 10. Bei eingepresster Einspannbuchse 1 kann gemäß 5 ein Spalt 16 zwischen den Seitenstirnflächen 10 ausgebildet sein. Auch können die Seitenstirnflächen 10 zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig formschlüssig aneinander liegen.
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In bevorzugter Ausgestaltungsvariante können die Seitenstirnflächen 10 bei orthogonaler Projektion auf die Mittellängsachse MLA bezogen, was schematisch in 1 dargestellt ist mit einem Winkel α bevorzugt zwischen 80°und 89° zur Mittellängsachse MLA angeordnet sein. Auch kann eine Projektion der Seitenstirnflächen 10 orthogonal zu der Mittellängsachse MLA verlaufen. Bei der aufgerollten Hülse 3 ist eine Trennfuge 17 zwischen den Stirnseiten 4, 5 vorhanden, welche sich über die gesamte axiale Länge L der Einspannbuchse 2 erstreckt.
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Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass an jeder Stirnseite 4, 5 ein Fortsatz 11 über die Stirnseite 4, 5 vorstehend ausgebildet ist. Der Fortsatz 11 ist hier spitz zulaufend bzw. als Spitze ausgebildet. Eine vorderste Spitze 12 des Fortsatzes 11 ist dabei besonders bevorzugt abgerundet ausgebildet. Während des Beginns des Einpressvorganges kommt somit eine Spitze 12 des Fortsatzes 11 formschlüssig an der jeweils gegenüberliegenden Stirnseite 4, 5 zur Anlage, dargestellt hier jeweils an dem ersten Teil 7 der gegenüberliegenden Stirnseite 4. Bei weiterem Einpressen der Einspannbuchse 1 verformt sich der Fortsatz 11, was mit einem Kraftanstieg aufgrund der zunehmenden Verformung des Fortsatzes 11 einhergeht.
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Damit dieser Kraftanstieg kompensiert wird, ist erfindungsgemäß eine Materialausnehmung 13 in Form eines Langloches 14 hinter der Stirnseite 4, 5 liegend angeordnet. Hier dargestellt ist die Materialausnehmung 13 hinter dem jeweils ersten Teil 7 der Stirnseite 4 liegend angeordnet. Das Langloch 14 ist mit seiner Längserstreckung parallel zur Axialrichtung A bzw. Mittellängsachse MLA verlaufend angeordnet. Es ergibt sich somit zwischen der Stirnseite 4, 5 und dem Langloch 14 ein Steg 15. Durch das weitere Eindrücken des Fortsatzes 11 in den Steg 15, verformt sich auch der Steg 15 in Richtung der Materialausnehmung 13, dargestellt in 5.
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Die Außenmantelfläche 18 gemäß 5 liegt, nicht dargestellt, an der Innenseite der Bohrung an, in welche die Einspannbuchse eingepresst ist. Die Innenmantelfläche 19 kann ein nicht näher dargestelltes Lager aufweisen. Insbesondere ist die Innenmantelfläche 19 annähernd radial umlaufend aufgrund des treppenstufenartigen Versatzes 9 ausgebildet.
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Weiterhin ist gemäß 5 dargestellt, dass im eingebauten Zustand immer noch die Trennfuge 17 zwischen den Stirnseiten 4, 5 ausgebildet ist. Eine hinreichende Einspannkraft wird durch den Steg 15 sowie den Fortsatz 11 gehalten. Abhängig von der Toleranz der Bohrung in welche die Einspannbuchse 1 eingesetzt ist, kann die Trennfuge 17 größer oder kleiner ausgebildet sein. Eine hinreichende Einspannkraft, wird wie bereits erwähnt durch Steg 15 und Fortsatz 11 realisiert. Eine Beschädigung der Einspannbuchse 1 während des Einpressvorganges aufgrund platt aneinander anliegender Stirnseiten 4, 5, wird erfindungsgemäß vermieden.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie II-II aus 2. Die Hülse 3 weist einen umlaufenden Radius auf. Der Radius wird während des Einpressvorganges verkleinert. Zu erkennen ist jedoch, dass der Fortsatz 11 über die Stirnseite 4 überstehend ausgebildet ist. Ferner verläuft der Fortsatz 11 im Querschnitt dem Radius R der Hülse 3 bzw. der Umfangsrichtung U folgend.
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Ferner ist in den 1, 2, 5 eine Zentrierausnehmung 20 dargestellt, welche in Umfangsrichtung U auf der gegenüberliegenden Seite der Trennfuge 17 liegt. Mit der Zentrierausnehmung 17 ist es möglich, die Einspannbuchse 1 vor und während des Einspannvorganges zu zentrieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Blechzuschnitt
- 2
- Einspannbuchse
- 3
- Hülse
- 4
- erste Stirnseite
- 5
- zweite Stirnseite
- 6
- Ende zu 1
- 7
- erster Teil zu 4
- 8
- zweiter Teil zu 5
- 9
- Versatz zu 7 und 8
- 10
- Seitenstirnfläche
- 11
- Fortsatz
- 12
- Spitze zu 11
- 13
- Materialausnehmung
- 14
- Langloch
- 15
- Steg
- 16
- Spalt
- 17
- Trennfuge
- 18
- Außenmantelfläche zu 2
- 19
- Innenmantelfläche zu 2
- 20
- Zentrierausnehmung
- A
- Axialrichtung
- MLA
- Mittellängsachse
- R
- Radius
- U
- Umfangsrichtung
- α
- Winkel
- L
- Länge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4019055 C1 [0003]
- DE 3606140 A1 [0004]
