DE3041950C2 - Machine element, in particular fan wheel, and method for its manufacture - Google Patents

Machine element, in particular fan wheel, and method for its manufacture

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Description

Die Erfindung betrifft ein Maschinenelement, insbesondere Ventilatorrad, das auf einen steifen, metallischen, rohrförmigen Einsatz mit einem die rohrförmigen w Wandteile nach außen überragenden, ringförmigen Wulst drehfest aufgeformt und mit dem Einsatz über den Wulst axial formschlüssig verbunden ist, wobei der Einsatz mit Innenflächen versehen ist, die mit einer Antriebswelle in drehfester Verbindung stehen.The invention relates to a machine element, in particular fan wheel, which is molded in a rotationally fixed on a rigid, metallic, tubular insert having a tubular w wall portions outwardly projecting over the annular bead and axially connected positively to the use over the bead, said insert having inner surfaces provided which are in a rotationally fixed connection with a drive shaft.

In diesem Zusammenhang betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Maschinenelements. In this context, the invention also relates to a method for producing such a machine element.

Ein solches Maschinenelement ist aus der FR-PS 00 747 bekannt. Die Herstellung dieses Maschinen- fco elementes ist insofern relativ aufwendig, als der Wulst auf dem Umfang des Einsatzes einer maschinellen Bearbeitung bedarf, um in die Nut der Bohrung des Maschinenelementes einrücken zu können. Diese Konstruktion ist deshalb weniger geeignet, eine ^ Herstellungsvereinfachung bzw. -verbilligung zu erzielen, noch zumal sich das Maschinenelement nicht auf den Einsatz ohne weiteres aufformen läßt. Des weiteren verlangt die bekannte Konstruktion einen Paßsitz zv/ischen der Bohrung des Einsatzes und der in diese einzuschiebenden Welle und damit eine kostenaufwenidge Bearbeitung der genannter, Teile.Such a machine element is known from FR-PS 00 747. The manufacture of this machine- fco element is relatively expensive, as the bead on the circumference of the use of a machine Machining is required in order to be able to engage in the groove of the bore of the machine element. These Construction is therefore less suitable to achieve a ^ manufacturing simplification or cheaper, especially since the machine element cannot be easily molded onto the insert. Further the known construction requires a snug fit zv / ischen the bore of the insert and in this shaft to be inserted and thus a costly machining of the parts mentioned.

Es sind ferner bereits NaDen für Ventilatorräder bekannt geworden (FR-PS 23 93 189), die eine rohrförmige Hülse aufweisen, welche die Verlängerung ernes Körpers bildet, auf den ein Flansch eines Radialventilatorrades aufgenietet ist. Diese Hülse besitzt in drei Richtungen unter gleichen Winkeln verlautende Abflachungen, so daß drei nach innen gekrümmte Flächen entstehen, die durch einen großen Radius besitzende Kehlen miteinander verbunden sind. Damit der Abstand der genannten nach innen gekrümmten Flächen von der geometrischen Achse kleiner ist als der Radius der Welle, mit der das Ventilatorrad in Eingriff gebracht werden soll, wird das Ventilatorrad so angeordnet, daß der Montagewinkel zwischen den beiden Elementen, also zwischen der Hülse und dem Rad, ein Aufpressen der Hülse auf die Welle ermöglicht. Eine solche Verbindung zwischen Ventilatorrad und Welle ist jedoch nicht dauerhaft, da sich die genannten Teile in bezug aufeinander verschieben, sobald die rohrförmige Hülse eine gewisse Alterung erfährt. Ferner ist die Herstellung relativ teuer, so daß sich dieses Maschinenelement zum Aufgießen oder Aufformen eines Ventilatorrads als wenig brauchbar erweist.There are also already known NaDen for fan wheels (FR-PS 23 93 189), which have a tubular Have sleeve which forms the extension of a body on which a flange of a radial fan wheel is riveted. This sleeve has flattened areas in three directions at equal angles, so that three inwardly curved surfaces arise, which have a large radius Throats are connected to each other. So that the distance of said inwardly curved surfaces from the geometric axis is smaller than the radius of the shaft with which the fan wheel is brought into engagement should be, the fan wheel is arranged so that the mounting bracket between the two elements, that is, between the sleeve and the wheel, enables the sleeve to be pressed onto the shaft. Such However, the connection between the fan wheel and the shaft is not permanent, as the parts mentioned are in move with respect to each other as soon as the tubular sleeve experiences a certain aging. Furthermore, the Relatively expensive to manufacture, so that this machine element is suitable for casting on or overmolding a fan wheel proves to be of little use.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, das Maschinenelement der genannten Art konstruktiv zu vereinfachen und in diesem Zusammenhang ein Herstellungsverfahren zu entwickeln, das ein dauerhaftes und kostengünstiges Aufformen oder Aufgießen eines solchen Maschinenelementes, insbesondere Ventilatorrades, auf einen Einsatz ermöglicht.The object of the invention is therefore to constructively add the machine element of the type mentioned Simplify and in this context to develop a manufacturing process that is a permanent and inexpensive molding or pouring of such a machine element, in particular a fan wheel, allows for one use.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wulst von einer Wandfalte des Einsatzes gebildet ist, dessen axial sich an den Wulst anschließende Wandteile einen polygonalen Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufweisen und deren parallel zur Längsachse der Antriebswelle verlaufende Innenfläche von der Längsachse der Welle gleichen Abstand aufweisen, der nahezu gleich ist dem Radius der Welle. Der als Befestigungsmittel für das Maschinenelement dienende Wulst wird demnach von einer Wandfalte des rohrförmigen Einsatzes gebildet, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch axiales Stauchen des Einsatzes hergestellt wird, und die fertigungstechnisch aufwendige Herstellung eines Wellensitzes innerhalb des Einsatzes wird dadurch vermieden, daß der Einsatz durch Einwirkung radial gerichteter Druckkräfte einen polygonalen Querschnitt erhält, dessen Innenflächen mit der Oberfläche der Antriebswelle in Berührung treten.According to the invention, this object is achieved in that the bead is separated from a fold in the wall of the insert is formed, the axially adjoining the bead wall parts with a polygonal cross-section Have rounded corners and their inner surface running parallel to the longitudinal axis of the drive shaft have the same distance from the longitudinal axis of the shaft, which is almost the same as the radius of the shaft. The bead serving as a fastening means for the machine element is therefore held by a fold in the wall of the tubular insert formed by the inventive method by axially upsetting the Insert is produced, and the production-technically complex production of a shaft seat within of the insert is avoided in that the insert is affected by the action of radially directed compressive forces polygonal cross-section is obtained, the inner surfaces of which are in contact with the surface of the drive shaft step.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous refinements of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention is explained in more detail below with the aid of an exemplary embodiment shown in the drawing explained. In the drawing shows

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Einsatzes,F i g. 1 is a perspective view of an insert according to the invention,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht des Rohres, aus dem der Einsatz von F i g. 1 geformt wird,F i g. 2 is a perspective view of the tube from which the insert of FIG. 1 is molded,

Fig.3 eine Teilquerschnittsansicht der Nabe eines Maschinenelementes, das auf einen erfindungsgemäßen Einsatz aufgeformt ist, undFigure 3 is a partial cross-sectional view of the hub of a Machine element which is molded onto an insert according to the invention, and

F i g. 4 eine Stirnansicht des montierten Einsatzes mit Ventilatorrad.
Der Einsatz, der in F i g. 1 allgemein mit 1 bezeichnetF i g. 4 shows an end view of the installed insert with fan wheel.
The stake shown in FIG. 1 generally denoted by 1

ist, wird aus einen dünnwandigen Rohr 2 hergestellt, das in F i g. 2 zu sehen ist. Dieses Rohr wird in Richtung der Pfeile Fi und Fi, also in Längsrichtung, so gestaucht, daß es in seinem mittleren Bereich einen Umfangswulst 3 erhält (F i g. 1), während gleichzeitig mit I 'ilfe eines mit zentripedal wirkenden Backen oder Klemmen versehenen Werkzeugs auf den Rohrteil beidseitig des Wulstes radiale Kräfte F3. F4 und Fs zur Einwirkung gebracht werden, die gegen die Längsachsen des Rohres gerichtet sind. Die Rohrwände werden daher so verformt, daß sie ein Dreieck mit abgerundeten Ecken bilden. Der Einsatz 1 weist also beidseitig des Wulstes 3 eine rohrförmige Hülse 4 bzw. 5 mit einem Querschnitt auf, der drei im wesentlichen gerade verlaufende Seiten 4a, 4b, 4c bzw. 5a, 5b, 5c bildet, weiche durch nicht bezeichnete Hohlkehlen miteinander verbunden sind. Die Herstellung des Einsatzes 1 geschieht auf die Weise, daß die Innenflächen der drei Seiten 4a, Ab, 4cund 5a, 5b. 5c sich in absolut gleichem Abstand zur Längsachse des genannten Einsatzes befinden, wobei ihre Ausrichtung absolu! parallel zu letzterer verläuft.is made from a thin-walled tube 2 shown in FIG. 2 can be seen. This tube is compressed in the direction of arrows Fi and Fi, i.e. in the longitudinal direction, in such a way that it has a circumferential bead 3 in its central area (FIG. 1), while at the same time it is provided with one with centripedally acting jaws or clamps Tool on the pipe part on both sides of the bead radial forces F 3 . F 4 and Fs are brought into action, which are directed against the longitudinal axes of the pipe. The pipe walls are therefore deformed so that they form a triangle with rounded corners. The insert 1 thus has on both sides of the bead 3 a tubular sleeve 4 and 5 with a cross-section which forms three essentially straight sides 4a, 4b, 4c and 5a, 5b, 5c, which are connected to one another by not designated fillets . The manufacture of the insert 1 is done in such a way that the inner surfaces of the three sides 4a, Ab, 4c and 5a, 5b. 5c are at absolutely the same distance from the longitudinal axis of said insert, their orientation being absolut! runs parallel to the latter.

Um solch ein Maschinenelement herzustellen, wie es ein Ventüatorrad darstellt, wird das in Fig.3 mit 6 bezeichnete Rad auf den Einsatz 1 aufgeformt oder aufgegossen, so daß die äußeren Enden des Einsatzes mit den beiden Seitenflächen 7a, Tb der Nabe 7 des Rades 6 abgeglichen sind. Durch den Wulst 3 ist der Einsatz 1 axial in bezug auf die Nabe 7 verankert, während die Seiten 4a—4c, 5a—5c die winklige oder drehfeste Verankerung des Einsatzes in bezug auf die Nabe bewirken. Die Konstruktion ist dabei so getroffen, daß der Abstand jeder Innenfläche der genannten Seiten der beiden rohrförmigen Hülsen 4 und 5 dem Abstand zur geometrischen Achse 8 des Einsatzes entspricht und damit einem Wert, der nahezu gleich ist dem Radius der Welle 9, die mit dem Einsatz in Berührung steht und in bezug auf die das Rad 6 drehfest verkeilt werden muß. Die Befestigung zwischen Welle und Einsatz ist so geartet, daß die Welle mit letzterem einen Gleitsitz bildet, damit der Einsatz und damit dasIn order to produce such a machine element, as it represents a Ventüatorrad, the designated in Figure 3 with 6 wheel is molded on the insert 1 or poured, so that the outer ends of the insert with the two side surfaces 7a, Tb of the hub 7 of the wheel 6 are matched. By means of the bead 3, the insert 1 is anchored axially with respect to the hub 7, while the sides 4a-4c, 5a-5c effect the angular or rotationally fixed anchoring of the insert with respect to the hub. The construction is made so that the distance between each inner surface of said sides of the two tubular sleeves 4 and 5 corresponds to the distance to the geometric axis 8 of the insert and thus a value that is almost equal to the radius of the shaft 9, which is with the insert is in contact and with respect to which the wheel 6 must be wedged in a rotationally fixed manner. The attachment between the shaft and the insert is such that the shaft forms a sliding fit with the latter, so that the insert and thus the

ίο Rad in bezug auf die Welle vollständig zentriert sind. Unter diesen Bedingungen steht es außer Frage, daß die drehfeste Verbindung zwischen Rad und Welle 9 nicht wie beim Gegenstand der obengenannten französichen Patentschrift mit Hilfe der dem Einsatz eigenenίο the wheel are completely centered with respect to the shaft. Under these conditions there is no question that the non-rotatable connection between wheel and shaft 9 is not as with the subject of the above-mentioned French patent specification with the help of the insert's own

!5 Elastizität stattfindet. Im Gegenteil, hier wird die Welle mit einer Längsnut 9a versehen, in der ein Keil 10 sitzt, der mit dem Inneren des Einsatzes zusammenwirkt, um die drehfeste Verbindung herbeizuführen. Der Montage des Rades 6 auf der Welle 9 geschieht in der Weise, daß das eine Ende des Einsatzes an einem Ring oder ähnlichem Körper, der mit der Welle fest verbunden ist, zur Anlage kommt, während das entgegengesetzte Ende mit Hilfe einer Mutter oder einer ähnlichen Vorrichtung zusammengepreßt wird. Die Anwesenheit des Einsatzes verhindert, daß die Nabe unter der Preßwirkung der Mutter verschoben wird.! 5 elasticity takes place. On the contrary, here is the wave provided with a longitudinal groove 9a in which a key 10 sits which cooperates with the interior of the insert to to bring about the non-rotatable connection. The assembly of the wheel 6 on the shaft 9 is done in such a way that one end of the insert on a ring or similar body that is firmly connected to the shaft, comes to rest, while the opposite end with the help of a nut or similar device is compressed. The presence of the insert prevents the hub from being under the pressing action of the Mother is moved.

Es ist festzustellen, daß die Herstellung des Einsatzes durch Kaltverformung eine Härtung des Materials bewirkt, so daß seine Standfestigkeit unter Druck bzw.It should be noted that the manufacture of the insert by cold working causes hardening of the material causes its stability under pressure or

J» Kompression erheblich gesteigert wird.J »Compression is significantly increased.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: i. Maschinenelement, insbesondere Ventilatorrad, das auf einem steifen, metallischen, rohrförmigen Einsatz mit einem die rohrförmigen Wandteile nach außen überragenden ringförmigen Wulst drehfesi aufgeformt und mit dem Einsatz über den Wulst axial formschlüssig verbunden ist, wobei der Einsatz mit Innenflächen versehen ist, die mit einer Antriebswelle in drehfester Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulst (3) von einer Wandfalte des Einsatzes (1) gebildet ist, dessen axial sich an den Wulst anschließende Wandteile (4, 5), einen polygonalen Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufweisen und deren parallel zur Längsachse der Antriebswelle verlaufende Innenflächen von der Längsachse der Welle (9) gleichen Abstand aufweisen, aer nahezu g'eich ist diim Radius der Welle.i. Machine element, especially fan wheel, that on a rigid, metallic, tubular insert with one of the tubular wall parts outside protruding ring-shaped bead rotatably molded and with the insert over the bead is axially positively connected, the insert is provided with inner surfaces with a Drive shaft are in a rotationally fixed connection, characterized in that the bead (3) is formed by a wall fold of the insert (1) whose axially adjoins the bead Wall parts (4, 5) have a polygonal cross-section with rounded corners and their parallel inner surfaces extending to the longitudinal axis of the drive shaft from the longitudinal axis of the shaft (9) have the same distance, which is almost the same in the radius of the shaft. 2. Maschinenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich axial an den WuJst (3) anschließenden Wandteile des Einsatzes (1) einen dreieckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufweisen.2. Machine element according to claim 1, characterized in that the axially on the bead (3) subsequent wall parts of the insert (1) have a triangular cross-section with rounded corners exhibit. 3. Verfahren zur Herstellung des Maschinenelementes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (1) aus einem Rohr (2) hergestellt wird, indem das Rohr in Axialrichtung zur Bildung des mittleren, ringförmigen Wulstes (3) zusammengepreßt wird und gleichzeitig mit Hilfe λ eines Werkzeugs beidseitig des Wulstes radiale Kräfte auf die sich in axialer Richtung beidseitig des Wulstes an diesen anschließenden, hülsenförmigen Wandteile (4, 5) zur Einwirkung gebracht werden, die gegen die Längsachse des Rohres (2) gerichtet η sind, so daß das Rohr einen polygonalen Querschnitt mit abgerundeten Ecken erhält, dessen Innenwände zur geometrischen Achse des Einsatzes (1) einen Abstand aufweisen, der etwa gleich dem Radius der Welle (9) ist, auf der das Maschinenelement zu befestigen ist, und daß auf den so gefoi mten Einsatz das Maschinenelement, insbesondere Ventilatorrad (6), aufgeformt wird.3. Process for manufacturing the machine element according to claim 1 or 2, characterized in that the insert (1) consists of a tube (2) is produced by moving the tube in the axial direction to form the central, annular bead (3) is pressed together and at the same time with the help of a tool on both sides of the bead radial Forces on the sleeve-shaped adjoining the bead in the axial direction on both sides of the bead Wall parts (4, 5) are brought into action which are directed against the longitudinal axis of the tube (2) η are, so that the tube has a polygonal cross-section with rounded corners, its inner walls to the geometric axis of the insert (1) have a distance that is approximately equal to the radius of the Shaft (9) on which the machine element is to be attached, and that on the so gefoi mten use the machine element, in particular the fan wheel (6), is molded on.
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